[go: up one dir, main page]

DE69219864T2 - Decoupled flow and pressure setting values in an extraction device when using compressible liquids - Google Patents

Decoupled flow and pressure setting values in an extraction device when using compressible liquids

Info

Publication number
DE69219864T2
DE69219864T2 DE69219864T DE69219864T DE69219864T2 DE 69219864 T2 DE69219864 T2 DE 69219864T2 DE 69219864 T DE69219864 T DE 69219864T DE 69219864 T DE69219864 T DE 69219864T DE 69219864 T2 DE69219864 T2 DE 69219864T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
extraction
fluid
pressure
flow
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69219864T
Other languages
German (de)
Other versions
DE69219864D1 (en
Inventor
Paul C Dryden
Steven J Engel
Lenore R Frank
Mark A Nickerson
Christopher M Wurm
Ernest Zerenner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agilent Technologies Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Co filed Critical Hewlett Packard Co
Publication of DE69219864D1 publication Critical patent/DE69219864D1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE69219864T2 publication Critical patent/DE69219864T2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/26Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28Control of physical parameters of the fluid carrier
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/02Solvent extraction of solids
    • B01D11/0203Solvent extraction of solids with a supercritical fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/26Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/32Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed
    • G01N2030/324Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed speed, flow rate
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/26Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/32Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die überkritische oder annähernd kritische Fluidextraktion von Komponenten aus einer Probe mit den Merkmalen des ersten Teils von Anspruch 1, die aus der EP-A-0 458 125 bekannt sind.The present invention relates to a device for the supercritical or near-critical fluid extraction of components from a sample having the features of the first part of claim 1, which are known from EP-A-0 458 125.

In der oben genannten EP-A-0 458 125 umfaßt die Expansionsdüsenvorrichtung eine einzige Expansionsdüse mit einer variablen Öffnung.In the above-mentioned EP-A-0 458 125, the expansion nozzle device comprises a single expansion nozzle with a variable opening.

Aus der EP-A-0 275 933 ist die Verwendung mehrerer Widerstandsrohre mit unterschiedlichem Durchmesser als Expansionsdüsenvorrichtung bekannt.From EP-A-0 275 933 the use of several resistance tubes with different diameters as an expansion nozzle device is known.

Überkritische oder superkritische Fluide können als Lösungsmittel in Extraktionsgeräten, Chromatographen und anderen ähnlichen Geräten verwendet werden. Der überkritische Bereich wird häufig durch alle Temperaturen und Drücke über der kritischen Temperatur und dem kritischen Druck definiert. Die kritische Temperatur ist die Temperatur, über welcher der Unterschied zwischen Gasen und Flüssigkeiten verschwindet; es gibt eine Fluidphase für alle Drücke. Unabhängig davon, wieviel Druck angewendet wird, kann die Flüssigphase nicht verdichtet werden. Ein überkritisches Fluid kann als eine Substanz bei einer Temperatur über ihrer kritischen Temperatur definiert werden, und der kritische Druck kann als der Druck definiert werden, der dem kritischen Temperaturwert entspricht, wenn die Werte in einer Druck-Temperatur-Graphik aufgezeichnet werden, bei denen für eine Substanz Flüssigkeit und Gas koexistieren. Die fehlende Möglichkeit eines Gas-Flüssigkeits-Gleichgewichts wird daher häufig zum Definieren eines überkritischen Fluids verwendet. Überkritische Fluide sind ein nützliches Hybrid aus Gasen und Flüssigkeiten, wie sie üblicherweise wahrgenommen werden, sie haben eine gasähnliche Viskosität, flüssigkeitsähnliche Dichten und größere Diffusionskoeffizienten als übliche flüssige Lösungsmittel. Die flüssigkeitsähnliche Dichte eines überkritischen Fluids verleiht diesem ein variables flüssigkeitsähnliches Lösungsvermögen über großen Dichtebereichen, das im wesentlichen eine lineare Funktion der Dichte ist. Dies ermöglicht es, das Lösungsvermögen, das üblicherweise als eine chemische Wechselwirkung angesehen wird, einfach durch Einstellen eines physikalischen Parameters, nämlich der Dichte oder des Drucks, einzustellen ("zu wählen"). Das variable Lösungsvermögen ist am deutlichsten bei Dichten, die Drücken von etwa 0,8 mal dem kritischen Druck bis zu solchen Drücken entsprechen, bei denen die Dichte des Lösungsmittels beinahe flüssigkeitsartig wird.Supercritical or supercritical fluids can be used as solvents in extraction devices, chromatographs, and other similar devices. The supercritical region is often defined by all temperatures and pressures above the critical temperature and critical pressure. The critical temperature is the temperature above which the difference between gases and liquids disappears; there is a fluid phase for all pressures. No matter how much pressure is applied, the liquid phase cannot be compressed. A supercritical fluid can be defined as a substance at a temperature above its critical temperature, and the critical pressure can be defined as the pressure corresponding to the critical temperature value when plotting the values on a pressure-temperature graph at which liquid and gas coexist for a substance. The lack of possibility of gas-liquid equilibrium is therefore often used to define a supercritical fluid. Supercritical fluids are a useful hybrid of gases and liquids as they are commonly perceived, having a gas-like Viscosity, liquid-like densities, and larger diffusion coefficients than common liquid solvents. The liquid-like density of a supercritical fluid gives it a variable liquid-like solvency over wide density ranges that is essentially a linear function of density. This allows the solvency, usually considered a chemical interaction, to be tuned ("selected") simply by adjusting a physical parameter, namely density or pressure. The variable solvency is most evident at densities corresponding to pressures from about 0.8 times the critical pressure up to pressures at which the density of the solvent becomes almost liquid-like.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der überkritischen Fluide ist, daß im Vergleich zu den üblichen flüssigen Lösungsmitteln die überkritischen Fluidtransporteigenschaften in Bezug auf die Viskosität und den Diffusionskoeffizienten einen verbesserten Massentransport innerhalb komplexer Matrizen, wie Kohle, Pflanzen- oder Tiergewebe oder Packungsbetten, ermöglichen. Mit anderen Worten, die überkritischen Fluide haben ein besseres Eindringvermögen und lösen fast so gut wie die üblichen Flüssigkeiten. Überkritische Fluide sind daher für die Extraktion komplexer Matrizen wirksamer.Another important aspect of supercritical fluids is that, compared to the usual liquid solvents, the supercritical fluid transport properties in terms of viscosity and diffusion coefficient allow for improved mass transport within complex matrices, such as coal, plant or animal tissues, or packed beds. In other words, the supercritical fluids have better penetration and dissolve almost as well as the usual liquids. Supercritical fluids are therefore more effective for the extraction of complex matrices.

Obwohl das Lösungsvermögen eines überkritischen Fluids veränderlich ist, hat jedes überkritische Fluid ein maximales Lösungsvermögen, das nahe bei der Substanz im flüssigen Zustand liegt. Obwohl auch das Lösungsvermögen einer Flüssigkeit veränderlich ist, und zwar im wesentlichen als eine lineare Funktion der Dichte, ist eine wesentliche stärkere Erhöhung des Druckes notwendig, um eine merkliche Erhöhung des Lösungsvermögens der Flüssigkeit zu erzeugen. Für ein übliches flüssiges Labor-Lösungsmittel, wie Methanol, kann der Druck auf Umgebungsdruck abgesenkt werden, und eine Lösung aus dem Lösungsmittel und den gelösten Stoffen ist stabil. Um das Lösungsmittel auszutreiben, muß zur Konzentration oder Trocknung der Lösung Wärme zugeführt werden. Wenn eine Flüssigkeit mit einem sehr hohen Dampfdruck bei Umgebungstemperatur verwendet wird, wie flüssiges Kohlendioxid oder Ammoniak, kann das Lösungsmittel bei der Entspannung der Lösung leicht verdampft werden, wobei ein trockener, konzentrierter gelöster Stoff zurückbleibt. Es tritt jedoch entlang einer Isotherme, die den Linien zwischen den koexistierenden flüssigen und gasförmigen Phasen entspricht, eine Diskontinuität in der Dichte auf. Aufgrund der Diskontinuität in der Dichte wird das Lösungsvermögen im wesentlichen groß oder gering, z.B. "es geht" oder "es geht nicht", und der größte Teil der Vielseitigkeit bei der Steuerung des Lösungsvermögens geht verloren.Although the solvency of a supercritical fluid is variable, every supercritical fluid has a maximum solvency that is close to the substance in the liquid state. Although the solvency of a liquid is also variable, essentially as a linear function of density, a substantially greater increase in pressure is necessary to produce a significant increase in the solvency of the liquid. For a common liquid laboratory solvent, such as methanol, the pressure can be reduced to ambient pressure and a solution of the solvent and solutes is stable. To To drive off the solvent, heat must be applied to concentrate or dry the solution. When a liquid with a very high vapor pressure at ambient temperature is used, such as liquid carbon dioxide or ammonia, the solvent can be easily evaporated upon relaxation of the solution, leaving a dry, concentrated solute. However, a discontinuity in density occurs along an isotherm corresponding to the lines between the coexisting liquid and gaseous phases. Because of the discontinuity in density, the solvency essentially becomes large or small, e.g. "it works" or "it doesn't work", and most of the versatility in controlling solvency is lost.

Im Bezug auf die Massentransporteigenschaften ist der Diffusionskoeffizient ein wichtiger Parameter. Diffusionskoeffizienten für Flüssigkeiten gehen über einen großen Bereich, einige von ihnen (z.B. Kohlendioxid und Ammoniak) sind fast gleich denen des überkritischen Fluids, wenn die Flüssigkeit im annähernd kritischen Zustand ist. In diesen Fällen würde sowohl die Flüssigkeit als auch das überkritische Fluid den Anforderungen für eine wirksame Extraktion genügen. Bei den üblicherweise verwendeten Flüssigkeiten sind die Diffusionskoeffizienten jedoch um einen Faktor 10 bis 100 geringer als bei überkritische Fluiden, und deshalb sind diese Flüssigkeiten im Hinblick auf die für die Extraktion benötigte Zeit weniger effizient.Regarding mass transport properties, the diffusion coefficient is an important parameter. Diffusion coefficients for liquids cover a wide range, some of them (e.g. carbon dioxide and ammonia) are almost equal to those of the supercritical fluid when the liquid is in a near critical state. In these cases, both the liquid and the supercritical fluid would meet the requirements for effective extraction. However, for the liquids commonly used, the diffusion coefficients are a factor of 10 to 100 lower than for supercritical fluids, and therefore these liquids are less efficient in terms of the time required for extraction.

Überkritische Lösungsmittel sind daher insoweit überlegen, als sie (1) einen großen kontinuierlichen Bereich von Lösungsvermögen ermöglichen, wodurch eine selektive Lösung der zu lösenden Stoffe innerhalb dieses Bereichs vorgesehen werden kann, (2) ein Mittel für die schnelle und vollständige Trennung von Lösungsmittel und gelöstem Stoff mit minimaler Wärmezufuhr vorsehen, und (3) die Zeit für die Extraktion komplexer Matrizen um einen Faktor von 10 bis 100 verringern können.Supercritical solvents are therefore superior in that they (1) allow a large continuous range of solvency, thereby providing selective dissolution of the solutes within this range, (2) provide a means for rapid and complete separation of solvent and solute with minimal heat input, and (3) can reduce the time for extraction of complex matrices by a factor of 10 to 100.

Kohlendioxid ist das bedeutenste Extraktionsfluid, das in überkritischen Fluidextraktionssystemen verwendet wird, weil es billig, unschädlich und in hohen Reinheiten leicht verfügbar ist und eine kritische Temperatur von etwa 31ºC hat, so daß es für thermisch labile Verbindungen einsetzbar ist. Ferner ist es in Verbindung mit vielen üblichen Lösungsmitteln lösbar. Es hat sich herausgestellt, daß Kohlendioxid ein ähnliches Lösungsvermögen hat wie Hexan. Es gibt jedoch viele Anwendungen, die ein größeres Lösungsvermögen, die vorteilhaften Eigenschaften von überkritischen Fluiden und gemäßigte Betriebstemperaturen für thermisch labile Verbindungen erfordern. Mischungen aus Kohlendioxid mit Modifikatoren können diese Anforderungen erfüllen. Wie dem Fachmann gut bekannt ist, können überkritische Fluide als Lösungsmittel bei der Extraktion und Chromatographie verwendet werden; bei solchen Anwendungen ist Kohlendioxid das bevorzugte Lösungsmittel. Andere Fluide, welche kritische Punkte in der Nähe der Umgebungstemperatur (25ºC) haben, wie Ethan, Stickstoffoxid, Ethylen oder Schwefelhexaflourid, können ebenfalls als das Basislösungsmittel dienen. Die Möglichkeit, diese Alternativen zu verwenden, wird aufgrund der inhärenten Schädlichkeit und den größeren Kosten bei der Verwendung dieser Lösungsmittel nicht ausgeschöpft.Carbon dioxide is the most important extraction fluid used in supercritical fluid extraction systems because it is inexpensive, harmless, readily available in high purities, and has a critical temperature of about 31ºC, making it suitable for thermally labile compounds. Furthermore, it is soluble in many common solvents. Carbon dioxide has been found to have a similar solvency to hexane. However, there are many applications that require greater solvency, the advantageous properties of supercritical fluids, and moderate operating temperatures for thermally labile compounds. Mixtures of carbon dioxide with modifiers can meet these requirements. As is well known to those skilled in the art, supercritical fluids can be used as solvents in extraction and chromatography; in such applications, carbon dioxide is the preferred solvent. Other fluids that have critical points close to ambient temperature (25ºC), such as ethane, nitrous oxide, ethylene or sulfur hexafluoride, can also serve as the base solvent. The possibility of using these alternatives is not fully exploited due to the inherent harmfulness and greater cost of using these solvents.

Eine weitere Möglichkeit, die Löslichkeit des zu lösenden Stoffes in überkritischen Fluidsystemen zu erhöhen, ist durch Steuerung der Temperatur. Es wurde nachgewiesen, daß bei einigen zu lösenden Stoffen eine gewisse minimale Temperatur notwendig ist, um eine gute Löslichkeit des zu lösenden Stoffes in einem überkritischen Fluid zu erhalten, und zwar selbst bei maximalen Dichten, so daß also über die einfache P-T-Beziehung mit der Dichte auch die Temperatur ein Parameter des Lösungsvermögen ist.Another way to increase the solubility of the solute in supercritical fluid systems is by controlling the temperature. It has been proven that for some solutes a certain minimum temperature is necessary to obtain good solubility of the solute in a supercritical fluid, even at maximum densities, so that via the simple P-T relationship with density, temperature is also a parameter of the solubility.

Das Problem, auf das man beim Aufbauen von Extraktionssystemen trifft, die kompressible Fluide bei Drücken über Umgebungsdruck (Atmosphärendruck) verwenden, ist, daß der Druck des Fluidsystems mit der Massenströmungsrate des strömenden Fluids gekoppelt ist. Dies ist eine Folge der Verwendung von Drosseln mit konstanter Geometrie, um einen Druckabfall von höheren zu niedrigeren Drücken zu erreichen, die normalerweise Umgebungs- oder Vakuumbedingungen entsprechen, wobei jedoch auch andere Drücke auftreten können, so daß die einzige praktische Möglichkeit, um stromaufwärts der Drossel höhere Drücke zu erreichen, die Erhöhung der Massenstromrate ist. Um dieselbe Massenstromrate bei höheren Drücken beizubehalten, kann als eine Alternative eine Drossel mit fester Geometrie jedoch kleineren Abmessungen eingesetzt werden; ein solcher Austausch erfordert jedoch einen irgendwie gearteten physischen Eingriff. Bei dem Betrieb dieser Extraktionssysteme ist es jedoch äußerst wünschenswert, bei allen Drücken dieselbe Massenstromgeschwindigkeit vorzusehen, d.h., wenn eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit verwendet wird, um die niedrigeren Drücke zu erhalten, kann die Zeit, welche der Strom einer vorgegebenen Gesamtmenge des Fluids benötigt, erheblich länger als bei höheren Drücken sein, z.B. Stunden im Vergleich zu Minuten. Bei einem System, das so eingestellt werden kann, daß es nacheinander bei verschiedenen Drücken arbeitet, z.B. 76 bar, 89 bar, 103 bar, 207 bar, 414 bar (1100 psi, 1300 psi, 1500 psi, 3000 psi, 6000 psi) bei Strömungsgeschwindigkeiten, welche dieselbe integrierte Masse des expandierten Trägerfluids bei jedem Druck ergeben, kann die Zeit bis zur Beendingung des Verfahrens so lang sein, daß das Verfahren ineffizient wird. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von überkritischen Fluidextraktionssystemen sowie bei der annähernd kritischen Fluidextraktion, die in Bezug auf die benötigte Zeit wegen der Transporteigenschaften (z.B. Viskosität und Diffusionskoeffizient) der kritischen und annähernd kritischen Fluide effizienter sein können als Extraktionen mit herkömmlichen Fluiden. Diese Effizienz geht jedoch verloren, wenn die Parameter Druck und Strömung aufgrund der Hardwarerealisierung, z.B. wegen der konstanten Geometrie der Strömungsdrosseln, nicht entkoppelt werden können.The problem encountered when constructing extraction systems that extract compressible fluids at pressures above ambient pressure (atmospheric pressure) is that the pressure of the fluid system is coupled to the mass flow rate of the flowing fluid. This is a consequence of the use of constant geometry restrictors to achieve a pressure drop from higher to lower pressures, which normally correspond to ambient or vacuum conditions, but other pressures may also occur, so that the only practical way to achieve higher pressures upstream of the restrictor is to increase the mass flow rate. To maintain the same mass flow rate at higher pressures, an alternative may be to use a fixed geometry restrictor but of smaller dimensions; such a replacement, however, requires some kind of physical intervention. In the operation of these extraction systems, however, it is highly desirable to provide the same mass flow rate at all pressures, i.e. if a lower flow rate is used to obtain the lower pressures, the time required for the flow of a given total amount of fluid may be considerably longer than at higher pressures, e.g. hours as opposed to minutes. For a system that can be set to operate sequentially at different pressures, e.g. 76 bar, 89 bar, 103 bar, 207 bar, 414 bar (1100 psi, 1300 psi, 1500 psi, 3000 psi, 6000 psi) at flow rates that give the same integrated mass of expanded carrier fluid at each pressure, the time to completion of the process may be so long that the process becomes inefficient. This is particularly true when using supercritical fluid extraction systems and near-critical fluid extraction, which may be more efficient in terms of time required than extractions with conventional fluids due to the transport properties (e.g. viscosity and diffusion coefficient) of the critical and near-critical fluids. However, this efficiency is lost if the pressure and flow parameters vary due to the hardware implementation, e.g. due to the constant geometry of the flow restrictors, cannot be decoupled.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Parameter Druck und Strömung zu entkoppeln, so daß sie unabhängig voneinander eingestellt und gesteuert werden können.It is therefore an object of the present invention to decouple the parameters pressure and flow so that they can be adjusted and controlled independently of each other.

In der Vergangenheit haben die Benutzer überkritischer Fluidchromatographen (SFC; supercritical fluid chromatograph) und überkritischer Fluidextraktoren (SFE; supercritical fluid extractor) die Parameter Druck und Temperatur so gewählt, daß der gewünschte Dichteparameter indirekt eingestellt wurde. Die Dichte ist bei überkritischen (und annähernd kritischen) Systemen normalerweise ein sinnvollerer Parameter als der Druck, weil sie eine einfache lineare Beziehung zu dem Lösungsvermögen des Fluids hat. Bei allen früheren Realisierungen überkritischer Fluidsysteme konnten häufig nur der Druck und die Temperatur eingegeben werden; die Berechnung der sich ergebenden Dichte oder sogar des Verständnis der Druck/Dichte/Temperatur-Beziehung wurde dem Benutzer überlassen, auch wenn dies gelegentlich von abgekürzten Nachschlagetabellen unterstützt wurde. In diesen Fällen war daher die Steuerung des Lösungsvermögens von der technischen Bildung und Hartnäckigkeit des Benutzers abhängig, der die Zustandsgleichung richtig anwenden mußte.In the past, users of supercritical fluid chromatographs (SFCs) and supercritical fluid extractors (SFEs) have chosen pressure and temperature parameters to indirectly set the desired density parameter. Density is usually a more useful parameter than pressure in supercritical (and near-critical) systems because it has a simple linear relationship to the solvency of the fluid. In all previous implementations of supercritical fluid systems, often only pressure and temperature could be entered; the calculation of the resulting density or even the understanding of the pressure/density/temperature relationship was left to the user, although occasionally assisted by abbreviated look-up tables. In these cases, therefore, control of solvency was dependent on the technical education and persistence of the user, who had to apply the equation of state correctly.

Die Extraktion von Feststoffen wurde üblicherweise in herkömmlichen Laborglasbehältern manuell durchgeführt. Laborgeräte, die das Einweichen der Probe in einem kochenden flüssigen Lösungsmittel zusammen mit der nachfolgenden Konzentration der sich ergebenden Losung automatisch durchführen, werden im Handel unter der Bezeichnung "Soxtec" (eingetragene Marke) von Tecator verkauft. Dieses Gerät erlaubt nicht die Fraktionierung als ein Teil des Verfahrens; das Ausgangsprodukt liegt nicht in Gefäßen vor, die kompatibel mit automatischen Probeentnahmegeräten sind, und die Proben werden bei Temperaturen gekocht, welche von den Siedepunkten der extrahierenden Lösungsmittel bestimmt werden, was für thermisch labile Verbindungen schädlich sein kann. In der jüngeren Vergangenheit haben verschiedene Unternehmen Geräte angeboten, die überkritische Fluide verwenden: Milton Roy, Suprex, CCS, Lee Scientific/ Dionex und Jasco (eingetragene Marken). Die Ausführungsformen dieser Unternehmen sind nicht besonders hoch entwickelt oder automatisiert; sie erfordern in verschiedenem Ausmaß manuelle Zwischenschritte. Bei diesen Ausführungsformen wird das volle Leistungsvermögen der verwendung überkritischer Fluide für die mengenmäßige Extraktion nicht erreicht.Extraction of solids has traditionally been carried out manually in conventional laboratory glassware containers. Laboratory equipment that automatically performs the soaking of the sample in a boiling liquid solvent together with the subsequent concentration of the resulting solution is sold commercially under the name "Soxtec" (registered trademark) by Tecator. This equipment does not allow fractionation as part of the process; the starting product is not in vessels compatible with automatic sampling equipment and the samples are taken at temperatures boiled, which are determined by the boiling points of the extracting solvents, which can be detrimental to thermally labile compounds. In the recent past, several companies have offered devices that use supercritical fluids: Milton Roy, Suprex, CCS, Lee Scientific/Dionex and Jasco (registered trademarks). The embodiments of these companies are not particularly sophisticated or automated; they require varying degrees of manual intermediate steps. In these embodiments, the full potential of using supercritical fluids for bulk extraction is not achieved.

Es gibt daher seit langem einen Bedarf für ein Gerät, das zum Trennen verschiedener Materialien aus festen Proben mittels der überkritischen Fluidtechnologie verwendet werden könnte. Entweder die getrennten Materialien (Extrakt) oder das zurückbleibende Material (Raffinat) kann die interessierende Komponente sein. Der Trennvorgang wird als Extraktion bezeichnet. Ferner besteht ein Bedürfnis, die Extraktion von Feststoffen zu automatisieren, weil diese Vorgänge üblicherweise viel Handarbeit erfordern. Bei der Vorbereitung von Proben für analytische Geräte wäre es äußerst wünschenswert, die Probenvorbereitung oder -aufbereitung der Rohproben zu automatisieren, um eine Form zu erhalten, die kompatibel mit den üblichen Analysegeräten ist, welche weltweit in Laboratorien eingesetzt werden. Die Extraktion von Feststoffen wird häufig von weiteren Behandlungen begleitet, wie der Fraktionierung (z.B. durch Säulenchromatographie), der Konzentration, des Lösungsmittelaustausch und der Lösung zur ursprünglichen Konzentrationen (Rekonstitution). Ein Verfahren, das aus diesen Grundbehandlungen besteht, kann tatsächlich aus vielen (im Bereich von einigen bis hunderten) manuellen Schritten bestehen. Es wäre daher wünschenswert, ein Gerät herzustellen, das die oben genannten Grundbehandlungen ersetzt, so daß der einzige erforderliche Schritt das Einlegen einer Probe in das Extraktionsgerät und das Annehmen von Fraktionen des isolierten Materials in Gefäßen ist, die kompatibel zu den automatischen Probennahmegeräte der Analysevorrichtungen sind.There has therefore been a long-standing need for a device that could be used to separate different materials from solid samples using supercritical fluid technology. Either the separated materials (extract) or the remaining material (raffinate) can be the component of interest. The separation process is called extraction. Furthermore, there is a need to automate the extraction of solids because these operations usually require a lot of manual labor. When preparing samples for analytical instruments, it would be highly desirable to automate the sample preparation or preparation of the raw samples to obtain a form that is compatible with the common analytical instruments used in laboratories worldwide. The extraction of solids is often accompanied by further treatments such as fractionation (e.g. by column chromatography), concentration, solvent exchange and solution to original concentrations (reconstitution). A process consisting of these basic treatments may actually consist of many (ranging from a few to hundreds) manual steps. It would therefore be desirable to produce a device that replaces the above-mentioned basic treatments, so that the only step required is to place a sample in the extraction device and to accept fractions of the isolated material in containers that are compatible with the automatic sampling devices of the analyzers.

Verbesserungen bei der Trennung eines ausgewählten Materials von den Feststoffproben und der Automatisierung der typischen Verarbeitungsarten der Prozesse, wie Extraktion, Fraktionierung, Konzentration, Lösungsmittelaustausch und Rekonstitution, sind zweifelsfrei wünschenswerte Ziele. Es wäre wünschenswert und von erheblichem Vorteil, ein Verfahren zu haben, das sich von den herkömmlichen Labor-Verarbeitungsschritten unterscheidet, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, wenn eine solche neue Technik in einem der folgenden Bereiche überlegene Eigenschaften erbringen würde: quantitative Bestimmung, Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit, Geschwindigkeit, Automatisierung, Automatisierbarkeit, Verminderung von Gesundheitsrisiken oder Senkung der Kosten (für Material und Labor).Improvements in the separation of a selected material from the solid samples and the automation of the typical processing steps of the processes, such as extraction, fractionation, concentration, solvent exchange and reconstitution, are clearly desirable goals. It would be desirable and of significant benefit to have a method that differs from the conventional laboratory processing steps known to the person of ordinary skill in the art if such a new technique would provide superior properties in any of the following areas: quantitative determination, repeatability and reproducibility, speed, automation, automatability, reduction of health risks or reduction of costs (for materials and laboratory).

Idealerweise wäre ein Extraktionsgerät ein Stand-Alone-Modul, d.h. ein Einzelgerät innerhalb eines integrierten Systems. In einem solchen System ist es auch äußerst wünschenswert, einen Roboterzugang zum Einlegen der Probe und Abholen der Fraktion in einem automatischen Betrieb vorzusehen. Ein wichtiger Aspekt jedes Extraktionssystems liegt daher in der Aufrüstbarkeit für die Automatisierung der Probeneingabe (d.h. das Hinzufügen eines automatischen Probennahmegerätes für Feststoff- Proben) und die Automatisierung der Fraktionsausgabe (d.h. das Sammeln von Fraktionen durch eine weitere chemische Behandlung und Bildung von Warteschlangen in großem Maßstab); ein externes Pumpenmodul zum Mischen der Extraktionsfluidzusammensetzung könnte ein weiterer zukünftiger Zusatz sein.Ideally, an extraction device would be a stand-alone module, i.e. a single device within an integrated system. In such a system, it is also highly desirable to provide robotic access for sample loading and fraction retrieval in an automated operation. An important aspect of any extraction system is therefore the upgradability for automation of sample input (i.e. adding an automatic sampler for solid samples) and automation of fraction output (i.e. collecting fractions through further chemical treatment and queuing on a large scale); an external pump module for mixing the extraction fluid composition could be another future addition.

Eine weitere Verbesserung für die Brauchbarkeit der Extraktionssysteme wäre die Verwendung von genormten Eingangs- und Ausgangsbehältern für die Probe, die eingegeben wird, und die Fraktionslösungen, die ausgegeben werden. Das Gerät wäre daher mit einer Mehrfachgrößen-Extraktionskammer ausgestattet, welche die Feststoffproben annimmt.A further improvement for the usability of the extraction systems would be the use of standardized input and output containers for the sample that is input and the fraction solutions that are output. The device would therefore be equipped with a multi-size extraction chamber that accepts the solid samples.

Ein verbessertes Extraktionsgerät würde auch ein automatisiertes "Verfahren" enthalten, wobei das Verfahren als eine Folge von Verarbeitungsschritten definiert ist, die jeweils einer Probe zugeordnet sind. Beispiele umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, die Betätigung von Ventilen, die Veränderung von Einstellpunkten (oder Sollwerten) von Wärmezonen, die Auswahl des Extraktionsfluid-Lösungsmittels, die Auswahl des Rekonstitutions-Lösungsmittels, die Auswahl des Strömungspfades, das Ziel der ausgegebenen Fraktion, die Veränderung von Einstellpunkten (Sollwerten) der Dichte/des Druckes, die Veränderung von Einstellpunkten (Sollwerten) der Strömungsgeschwindigkeit. Ein solches automatisiertes Extraktionsgerät würde ferner innerhalb eines Verfahrens und von Verfahren zu Verfahren automatisch auswählbare Ziele für die Ausgabe vorsehen; sowie eine innerhalb des Verfahrens und von Verfahren zu Verfahren automatische auswählbare Zusammensetzung des eingegebene Fluids; und innerhalb des Verfahrens und von Verfahren zu Verfahren automatisch auswählbare Spül-Lösungsmittel für die Lösungsmittelaustausch/Rekonstitutions-Emulationsprozesse.An improved extraction device would also include an automated "process," where the process is defined as a sequence of processing steps, each associated with a sample. Examples include, but are not limited to, actuation of valves, changing setpoints (or target values) of heat zones, selection of extraction fluid solvent, selection of reconstitution solvent, selection of flow path, destination of output fraction, changing density/pressure setpoints (target values), changing flow rate setpoints (target values). Such an automated extraction device would further provide automatically selectable destinations for output within a process and from process to process; and automatically selectable within a process and from process to process composition of the input fluid; and within-process and from process to process automatically selectable rinse solvents for the solvent exchange/reconstitution emulation processes.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die bekannte einzelne variable Düse durch eine Anordnung zu ersetzen, welche diskrete Druckpegel erzielen kann.The object of the present invention is to replace the known single variable nozzle with an arrangement which can achieve discrete pressure levels.

Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.This object is solved by claim 1. Preferred embodiments of the invention are claimed in the subclaims.

Die vorliegende Erfindung ist in bestimmten Ausführungsformen auch dazu geeignet, Verfahren und Vorrichtungen vorzusehen, bei denen das Gerät, insbesondere die Düsenvorrichtung, mit einem Lösungsmittel gespült werden kann, um eine Verstopfung oder andere Schwierigkeiten zu vermeiden, die mit der Ansammlung von Feststoffen einhergehen. Ferner können bestimmte Ausführungsformen der Erfindung eine zusätzliche Vorrichtung zum wahlweisen Verdünnen des Extraktionsfluidstromes, nachdem dieser die Extraktionskammer angeregt hat, aufweisen.The present invention is also suitable in certain embodiments for providing methods and devices in which the device, in particular the nozzle device, can be rinsed with a solvent in order to prevent blockage or to avoid other difficulties associated with the accumulation of solids. Furthermore, certain embodiments of the invention may include additional means for selectively diluting the extraction fluid stream after it has energized the extraction chamber.

Figur 1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Extraktionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;Figure 1 is a simplified schematic representation of an extraction system according to the present invention;

Figur 2 zeigt eine andere vereinfachte Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;Figure 2 shows another simplified representation of a further embodiment of the present invention;

Figur 2A zeigt eine alternative Ausführungsform des in Figur 2 gezeigten Systems;Figure 2A shows an alternative embodiment of the system shown in Figure 2;

Figur 2B ist eine schematische Darstellung einer Realisierungsform einer variablen festen Drossel, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;Figure 2B is a schematic representation of one implementation of a variable fixed throttle that can be used in the present invention;

Figur 2C und 2D zeigen andere Ausführungsformen der in Figur 2B gezeigten variablen festen Drossel;Figures 2C and 2D show other embodiments of the variable fixed choke shown in Figure 2B ;

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Extraktionsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;Figure 3 shows a schematic representation of an embodiment of an extraction device according to the present invention;

Figur 4 ist eine schematische Darstellung, ähnlich wie Figur 3, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Spülabschnitt zeigt, der Einschlüsse minimieren kann;Figure 4 is a schematic diagram, similar to Figure 3, showing an embodiment of the present invention having a flushing section capable of minimizing inclusions;

Figur 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform des in Figur 4 gezeigten Spülabschnitts zum Minimieren von Einschlüssen;Figure 5 is a preferred embodiment of the flushing section shown in Figure 4 for minimizing inclusions;

Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß den Figuren 4 und 5, die einen Spülabschnitt enthält, um Einschlüsse zu minimieren, sowie ein Ventil, über welches das Spülen erfolgt;Figure 6 shows a further embodiment of the present invention according to Figures 4 and 5, which includes a flushing section to minimize inclusions, as well as a valve through which flushing takes place;

Figur 7 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Spülabschnitt zum Minimieren von Einschlüssen, die eine einzige Pumpe sowohl für das Extraktionsfluid als auch für das Spülfluid verwendet;Figure 7 is another embodiment of the apparatus with a flushing section for minimizing inclusions, using a single pump for both the extraction fluid and the flushing fluid;

Figuren 7A und 7B zeigen schematisch die Lage der Verbindungen in einem Ventil, das bei der Ausführungsform der Figur 7 verwendet wird;Figures 7A and 7B show schematically the location of the connections in a valve used in the embodiment of Figure 7;

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Vorrichtung zum Verdünnen des Extraktionsfluids;Figure 8 shows an embodiment of the present invention with a device for diluting the extraction fluid;

Figur 9 ist eine andere Ausführungsform der in Figur 8 gezeigten Vorrichtung; undFigure 9 is another embodiment of the device shown in Figure 8; and

Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung der Figur 3 mit weiteren Verbesserungen.Figure 10 shows a further embodiment of the device of Figure 3 with further improvements.

Man sollte verstehen, daß die gezeigten Ausführungsformen den Ansprüchen entsprechen, wobei die Düsenvorrichtung gemäß den Ansprüchen und wie mit Bezug auf Figur 2B beschrieben aufgebaut ist.It should be understood that the embodiments shown correspond to the claims, the nozzle device being constructed according to the claims and as described with reference to Figure 2B.

Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung sind die Einstellpunkte (oder Sollwerte) für die Strömung und den Druck entkoppelt. Ein Benutzer kann ein Verfahren für die überkritische Fluidextraktion gemäß der vorliegenden Erfindung starten, indem er die Probe in das Strömungssystem bringt und Sollwerte für die Temperatur und einen Sollwert für den Druck oder einen Sollwert für die Dichte eingibt. Wenn letzterer gewählt wird, muß der Solldruck unter Verwendung des eingegebenen Sollwertes für die Dichte berechnet werden. Die Bedienungsperson gibt dann eine Soll-Strömungsrate, die zeitliche Länge für die statischen und dynamischen Extraktionsschritte - die bestimmen, wie lange die Probe in dem stehenden Extraktionsfluid bleibt oder "einweicht", und wie lange das Extraktionsfluid dann durch die Probe strömt - zusammen mit den Systemparametern ein. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wiederholt dann die Auswahl der Parametersollwerte für alle Schritte, um einen vollständigen Extraktionszyklus zu erzeugen, der diese Parameter in der von dem Benutzer vorgeschriebenen Reihenfolge verändert. Bei Ausgabe eines "Start"-Befehls führt das Gerät dann die folgenden Schritte durch: (1) Herausziehen des Fluids, entweder als eine Gasschicht oder als eine Flüssigkeitsschicht, aus üblichen Gaszylindern, deren Inhalt bei Drücken über dem Umgebungs- oder dem Atmosphärendruck liegt; (2) Leiten des abgezogenen Fluids zu einer Pumpe, die elektronisch gesteuert ist, um das Fluid mit der gewählten Strömungsrate an den Rest des Extraktionssystems zu liefern; (3) Erfassen des Systemdrucks, während das Fluidsystem eingespritzt wird; (4) Regeln der Größe einer Düsenöffnung, um den Solldruck während der Einspritzung des Fluids in ein geschlossenes System zu erreichen; (5) Beginnen einer Zeitmessung für den Vergleich mit den Sollwerten der Extraktionszeiten; (6) Regeln der Düsenöffnung auf einen geeigneten Drosselungsgrad und dadurch Aufrechterhalten eines Solldrucks und einer Solltemperatur ohne Strömung durch die Probe während der von dem Benutzer vorgegebenen Gleichgewichtszeit. Nachdem dies abgeschlossen ist, wird die Fluideinspritzung in das System mit der Soll-Strömungsrate fortgesetzt, was auch als dynamische Extraktion bezeichnet wird. Das Fluid wird dann durch einen Strömungspfad geleitet, der durch den Probenbehälter-Abschnitt führt. Das System leitet dann die Fluidmischung, die den Probenbehälter-Abschnitt verläßt, zu dem Expansionsdüsen-Abschnitt und behält alle geregelten Sollwerte für die Strömung, den Druck und die Temperaturen bei, bis die eingegebene Zeit für die dynamische Extraktion verstrichen ist.According to a first aspect of the present invention, the set points (or set points) for flow and pressure are decoupled. A user can start a supercritical fluid extraction process according to the present invention by placing the sample in the flow system and entering set points for temperature and a set point for pressure or a set point for density. If the latter is selected, the set point pressure must be calculated using the entered set point for density. The operator then enters a set point flow rate, the length of time for the static and dynamic extraction steps - which determine how long the sample remains or "soaks" in the stagnant extraction fluid and how long the extraction fluid then flows through the sample - along with the system parameters. The method of the present invention then repeats the selection of parameter set points for all steps to produce a complete extraction cycle that changes these parameters in the order prescribed by the user. Upon issuing a "start" command, the instrument executes then performs the following steps: (1) withdrawing the fluid, either as a gas layer or as a liquid layer, from conventional gas cylinders containing contents at pressures above ambient or atmospheric pressure; (2) directing the withdrawn fluid to a pump that is electronically controlled to deliver the fluid to the rest of the extraction system at the selected flow rate; (3) sensing the system pressure while injecting the fluid system; (4) controlling the size of a nozzle orifice to achieve the target pressure during injection of the fluid into a closed system; (5) beginning a timing measurement for comparison to the target extraction times; (6) controlling the nozzle orifice to an appropriate degree of restriction and thereby maintaining a target pressure and temperature with no flow through the sample for the equilibrium time specified by the user. After this is completed, fluid injection into the system is continued at the target flow rate, also referred to as dynamic extraction. The fluid is then directed through a flow path that passes through the sample container section. The system then directs the fluid mixture exiting the sample container section to the expansion nozzle section and maintains all controlled set points for flow, pressure and temperatures until the entered dynamic extraction time has elapsed.

In Figur 1 ist nun eine Ausführungsform des Extraktionssystems der vorliegenden Erfindung gezeigt, das die überkritischen oder annähernd kritischen Fluide verwendet. Das System setzt zunächst Kohlendioxid oder andere Fluide oder Fluidmischungen von einem Gaszylinder 100 mit Hilfe einer Pumpe 102 unter Druck, die einen Regler 104 aufweist, der den Solldruck regelt. Das Strömungssystem leitet das unter Druck stehende Fluid zu einem Extraktionsabschnitt 106, der eine Probe enthält, die Komponenten aufweist, welche abgetrennt werden sollen. Das System leitet dann die Fluidlösung zu einer Düse 108, wo sie auf geringere (z.B. Atmosphären) Drücke entspannt wird. Bei der gezeigten Ausführungsform hat die Düse 108 eine variable Öffnung, die so eingestellt wird, daß sie eine Beschränkung erzeugt, die die Massenstromgeschwindigkeit oder Strömungsrate beschränkt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die variable Öffnung mit Hilfe eines Ventils mit Axialantrieb erzeugt, wie das in der US-A-5,009,778 offenbarte. Bei dieser Ausführungsform würden die Schritte (4) und (6), die unmittelbar vorstehend erläutert wurden, eine aktive Steuerung der Öffnung durchführen. Alternativ kann, wie oben angedeutet, eine Reihe fester Öffnungen vorgesehen und ausgetauscht werden, um diskrete Druckpegel, z.B. 76 bar, 89 bar, 103 bar, 207 bar, 414 bar (1100 psi, 1300 psi, 1500 psi, 3000 psi, 6000 psi) bei Strömungsraten vorzusehen, welche bei jeder Druckeinstellung dieselbe integrierte Masse eines expandierten Trägerfluids ergeben. Ein solches System ist in einem Extraktionsgerät allgemein nützlich, und solche "schrittweise" variablen "Öffnungen" sind nichts desto trotz bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einsetzbar. Bei einem solchen System müssen verschiedene Ventile betätigt werden, um die statischen Extraktionsbedingungen zu erhalten. Alternativ muß der Benutzer bei einem System gemäß Figur 1 mit einer manuell verstellbaren Drossel für die Öffnung die Strömungsrate erfassen und die Öffnung einstellen.Referring now to Figure 1, there is shown an embodiment of the extraction system of the present invention using the supercritical or near-critical fluids. The system first pressurizes carbon dioxide or other fluids or fluid mixtures from a gas cylinder 100 by means of a pump 102 having a regulator 104 which regulates the desired pressure. The flow system directs the pressurized fluid to an extraction section 106 containing a sample having components which are to be separated. The system then directs the fluid solution to a nozzle 108, where it is expanded to lower (e.g., atmospheric) pressures. In the embodiment shown, the nozzle 108 has a variable orifice which is adjusted to create a restriction which limits the mass flow velocity or flow rate. In a particularly preferred embodiment, the variable orifice is created by means of an axial drive valve such as that disclosed in US-A-5,009,778. In this embodiment, steps (4) and (6) discussed immediately above would provide active control of the orifice. Alternatively, as indicated above, a series of fixed orifices may be provided and interchanged to provide discrete pressure levels, e.g., 76 bar, 89 bar, 103 bar, 207 bar, 414 bar (1100 psi, 1300 psi, 1500 psi, 3000 psi, 6000 psi) at flow rates which give the same integrated mass of expanded carrier fluid at each pressure setting. Such a system is generally useful in an extraction device, and such "step-by-step" variable "orifices" are nonetheless useful in certain embodiments of the present invention. In such a system, various valves must be operated to obtain the static extraction conditions. Alternatively, in a system according to Figure 1 with a manually adjustable orifice restriction, the user must sense the flow rate and adjust the orifice.

Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform wird der Solldruck vorzugsweise erhalten, indem die Geschwindigkeit der Pumpe 102 mit Hilfe des Reglers 104 geregelt wird. Der Regler 104 ist Teil einer Rückführungsschleife von einem Druckwandler 112, der ein Signal an die Geschwindigkeitssteuerung 104 des Pumpenmodus liefert, um einen stabilen Betrieb bei dem ausgewählten Solldruck zu erhalten. Ein Strömungswandler 118 ist als ein Teil einer Regelschleife 116 vorgesehen, die die physische Einschnürung der variablen Öffnung der Düse regelt, um die Soll-Strömungsrate bei solchen Ausführungsformen zu regeln, die eine elektronisch veränderbare Drossel für die Öffnung haben. Die beiden entkoppelten Parameter werden daher unabhängig voneinander eingestellt.In the embodiment shown in Figure 1, the target pressure is preferably obtained by controlling the speed of the pump 102 using the controller 104. The controller 104 is part of a feedback loop from a pressure transducer 112 which provides a signal to the pump mode speed controller 104 to obtain stable operation at the selected target pressure. A flow transducer 118 is provided as part of a control loop 116 which controls the physical constriction of the variable orifice of the nozzle to control the target flow rate in those embodiments which use an electronically variable orifice restriction. The two decoupled parameters are therefore set independently of each other.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Figur 2 gezeigt ist, wird das Fluid von einer Meßpumpe 102 mit einer gegebenen Strömungsrate, die von der Meß-Regelelektronik 204 vorgegeben wird, gepumpt, um den Rest des Strömungssystems mit einer geregelten Massenstromrate zu versorgen. Wiederum strömt das Fluid in einem Extraktionsabschnitt 106, der in den Strömungspfad eingetaucht ist, durch die Probe, löst Material aus der Probe und erfährt einen Druckabfall bei der Düse 108. Die Düse 108 dient als eine Drossel, die den Druckabfall in der Hochdrucklösung bewirkt, um gelöstes Material wiederzugewinnen, das aus dem sich ausdehnenden Extraktionsfluid ausfällt, und als ein Unterdruckregler für das Drucksystem. Bei diesen Ausführungsformen mit variabler Öffnung regelt eine Regelschleife 110, die ein Signal von einem Druckwandler 112 verwendet, die physische Einschnürung der Düse 108, um bei allen möglichen Werten der Massenstromrate einen Solldruck beizubehalten, die von dem Pumpsystem in dem Bereich von keiner Strömung bis zu etwa 4 g/min bemessen werden. Wie oben erläutert und wie der Durchschnittsfachmann verstehen wird, kann eine Düse 108 mit variabler Öffnung auf verschiedene Weisen realisiert werden; z.B. kann ein modifiziertes Nadelventil aufgebaut werden, wobei der Gestaltung des Entspannungsbereiches besondere Beachtung geschenkt wird, oder das Ventil wird gemäß dem oben angegebenen Ventil aufgebaut, das in der US-A-5,009,778 offenbart ist. Alternativ muß bei einem System, wie dem in Figur 2 gezeigten, mit einer manuell veränderbaren Drossel für die Öffnung, der Benutzer den Druck erfassen und die Öffnung einstellen können.In another preferred embodiment of the present invention, shown in Figure 2, the fluid is pumped by a metering pump 102 at a given flow rate set by metering control electronics 204 to provide the remainder of the flow system with a controlled mass flow rate. Again, the fluid flows through the sample in an extraction section 106 submerged in the flow path, dissolves material from the sample, and experiences a pressure drop at nozzle 108. Nozzle 108 serves as a restrictor causing the pressure drop in the high pressure solution to recover dissolved material precipitating from the expanding extraction fluid, and as a vacuum regulator for the pressure system. In these variable orifice embodiments, a control loop 110, using a signal from a pressure transducer 112, controls the physical restriction of the nozzle 108 to maintain a set pressure at all possible values of mass flow rate rated by the pumping system in the range of no flow to about 4 g/min. As discussed above, and as will be understood by those of ordinary skill in the art, a variable orifice nozzle 108 can be implemented in a variety of ways; for example, a modified needle valve can be constructed with particular attention paid to the design of the relief region, or the valve can be constructed in accordance with the above-identified valve disclosed in US-A-5,009,778. Alternatively, in a system such as that shown in Figure 2 with a manually variable orifice restriction, the user must be able to sense the pressure and adjust the orifice.

Eine Modifikation des in Figur 2 gezeigten Systems ist in Figur 2A dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist stromabwärts der Pumpe 102 ein Strömungs-Meßwandler 126 hinzugefügt. Der Strömungs-Meßwandler 126 liefert ein Strömungs-Rückführsignal an die Pumpen-Steuereinrichtung 103 und ermöglicht es dem System, die Strömungsrate auf der Hochdruckseite der Pumpe zu überwachen. Obwohl der Strömungs-Meßwandler 126 bei einer Position stromaufwärts von dem Extraktionsabschnitt 106 dargestellt ist, könnte er auch stromabwärts des Extraktionsabschnitts 106 liegen. Der Strömungs-Meßwandler 118 kann in einer Konfiguration, wie der in Figur 1 gezeigten, jedoch mit einer Strömungsraten-Regelschleife zur Regelung der Pumpe sogar noch weiter stromabwärts hinter der Düse angeordnet werden.A modification of the system shown in Figure 2 is shown in Figure 2A. In this embodiment, a flow transducer 126 is added downstream of the pump 102. The flow transducer 126 provides a flow feedback signal to the pump controller 103 and allows the system to monitor the flow rate on the high pressure side of the pump. Although the flow transducer 126 is shown at a position upstream of the extraction section 106, it could also be located downstream of the extraction section 106. The flow transducer 118 can be placed even further downstream of the nozzle in a configuration like that shown in Figure 1, but with a flow rate control loop for controlling the pump.

Die hier offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit variablen Düsenöffnungen für Systeme gemäß den Figuren 1, 2 und 2A würden im Idealfall ein annäherndes Kontinuum der Solldrücke und Sollströmungen liefern. Wie oben angedeutet, liefert die Alternative, bei der eine Reihe fester Öffnungen vorgesehen und ausgetauscht werden, nur eine bestimmte Anzahl diskreter Druckpegel bei ähnlichen Strömungsraten. Auch die Präzision und Genauigkeit der Steuerung der Parameter Strömung und Druck ist mit festen Öffnungen wesentlich schwieriger zu erreichen. Toleranzen bei der Herstellung solcher Drosseln mit unveränderlichen Öffnungen müssen sehr genau eingehalten werden - insbesondere die, welche zu den Querschnittsflächen beitragen, weil sie im Quadrat einfließen. Bei dem Betrieb eines solchen Systems mit unveränderlichen Öffnungen ändert jede Verstopfung des Strömungsdurchlasses innerhalb der Öffnung - durch Klumpen der sich ausdehnenden beweglichen (mobilen) Phase, durch Ausfällen von Klumpen bereits gelöster Lösungsprodukte, oder durch unlösbare Partikel, welche durch den Abrieb des Gerätes erzeugt werden oder von den extrahierten Proben stammen - den Massenstrom durch die Drossel, wodurch eine Abweichung von den Sollwerten für den Druck und/oder die Strömungsrate entstehen. Die elektronische Steuerung des relativen Abstandes der Drossel mit variabler Öffnung erlaubt eine Echtzeitmodifikation der Drossel über die Regelschleife, so daß die Sollwerte während des gesamten Betriebs des Systems für viele Bedingungen und Probentypen stabiler beibehalten werden. Bei Ausführungsformen, die unveränderliche Öffnungen oder manuell veränderbare Öffnungen verwenden, ist periodisch ein manueller Eingriff nötig, um die Sollwerte zu erreichen und beizubehalten, während das System arbeitet.The embodiments of the present invention disclosed herein with variable nozzle orifices for systems according to Figures 1, 2 and 2A would ideally provide an approximate continuum of target pressures and target flows. As indicated above, the alternative of providing and interchanging a series of fixed orifices provides only a certain number of discrete pressure levels at similar flow rates. Also, the precision and accuracy of control of the flow and pressure parameters is much more difficult to achieve with fixed orifices. Tolerances in the manufacture of such fixed orifice restrictors must be very closely maintained - especially those contributing to the cross-sectional areas because they are squared. When operating such a fixed orifice system, any blockage of the flow passage within the orifice - by clumps of the expanding mobile phase, by precipitation of clumps of already dissolved solutes, or by insoluble particles generated by abrasion of the equipment or from the extracted samples - will alter the mass flow through the orifice, causing a deviation from the setpoints for pressure and/or flow rate. Electronic control of the relative spacing of the variable orifice orifice orifice allows real-time modification of the orifice via the control loop, so that the setpoints are maintained throughout the entire operation of the system can be maintained more stably for many conditions and sample types. In embodiments that use fixed orifices or manually adjustable orifices, manual intervention is required periodically to achieve and maintain the setpoints while the system is operating.

In Figur 2B ist eine Ausführungsform einer variablen Drossel 108 gezeigt, die oben mit Bezug auf die Figuren 1, 2 und 2A erläutert wurde, und die mehrere feste Drosseln 114 aufweist, die zwischen zwei Mehrkanalventilen 115, 116 angeschlossen sind und diese verbinden, wobei die Ventile wahlweise den Druckfluidstrom mit einer der unveränderlichen Drosseln 114 verbinden. Die Anordnung aus festen Drosseln 114 umfaßt Drosseln mit unterschiedlichen Öffnungsgrößen, so daß eine bestimmte Massenstromrate und/oder ein bestimmter Druck erreicht werden kann. Wie oben erwähnt, kann abhängig von dem Gerät, in dem diese variable Drossel 108 eingebaut ist, eine schrittweise unabhängige Auswahl des Drucks und der Strömung erreicht werden, indem der Grad der Drosselung verändert wird. Wie der Durchschnittsfachmann verstehen wird, umfassen die festen Drosseln 114 Nadelloch-Armaturen, Kapillarrohre, Fritten oder andere derartige Strukturen mit einer geeigneten Einschnürung oder Drosselung, die mit der zu regelnden Einrichtung verbunden werden können. Durch Verwenden einer geeigneten Kombination aus hydraulischen Leitungen, Ventilen 115, 116 und Drosseln 114 und durch Umsetzen der richtigen logischen Algorithmen in dem Regelsystem kann die Auswahl der unabhängigen Druck- und Strömungs-Sollwerte ohne manuelle Intervention durch den Benutzer automatisiert werden.In Figure 2B there is shown an embodiment of a variable restrictor 108, discussed above with reference to Figures 1, 2 and 2A, comprising a plurality of fixed restrictors 114 connected between and connecting two multi-channel valves 115, 116, which valves selectively connect the pressurized fluid flow to one of the fixed restrictors 114. The arrangement of fixed restrictors 114 includes restrictors with different orifice sizes so that a certain mass flow rate and/or pressure can be achieved. As mentioned above, depending on the device in which this variable restrictor 108 is installed, a stepwise independent selection of pressure and flow can be achieved by changing the degree of restriction. As will be understood by one of ordinary skill in the art, the fixed restrictors 114 comprise pinhole fittings, capillary tubes, frits or other such structures having a suitable restriction or throttling that can be connected to the device to be controlled. By using an appropriate combination of hydraulic lines, valves 115, 116 and restrictors 114 and implementing the proper logic algorithms in the control system, the selection of the independent pressure and flow set points can be automated without manual intervention by the user.

Wie in Figur 2C gezeigt, kann eine andere mögliche Ausführungsform einer variablen Drossel 108, die mehrere feste Drosseln 114 mit unterschiedlichen Drosselgraden enthält, in einem einzelnen Strömungsweg aufgebaut werden. Anders als die Ausführungsformen der Figur 2B erfordert die Ausführungsform der Figur 2C die manuelle Intervention und eine Unterbrechung des Druckfluidstroms, um den Grad der Drosselung zu verändern. Die feste Drossel 114 wird einfach aus einer Gruppe aus festen Drosseln 114 ausgewählt, die austauschbar konzipiert sind, und wie gezeigt in den Druckfluidstrom eingebracht. Diese Ausführungsform der variablen Drossel 108 ist daher ähnlich dem Fall, daß ein manuell einstellbares Nadelventil vorgesehen wird; wenn jedoch ein Nadelventil verwendet wird, wären die mehreren diskreten festen Drosseln 114 unnötig. Eine solche Ausführungsform erfordert grundsätzlich eine andere Folge von Verfahrensschritten, weil die Strömung jedesmal, wenn der Grad der Drosselung verändert wird, unterbrochen werden muß.As shown in Figure 2C, another possible embodiment of a variable throttle 108 that includes multiple fixed throttles 114 with different degrees of throttle may be constructed in a single flow path. Unlike the embodiments of Figure 2B, the embodiment of Figure 2C requires manual intervention and interruption of the pressurized fluid flow to change the degree of restriction. The fixed restrictor 114 is simply selected from a group of fixed restrictors 114 designed to be interchangeable and inserted into the pressurized fluid flow as shown. This embodiment of the variable restrictor 108 is therefore similar to the case of providing a manually adjustable needle valve; however, if a needle valve is used, the multiple discrete fixed restrictors 114 would be unnecessary. Such an embodiment requires a fundamentally different sequence of process steps because the flow must be interrupted each time the degree of restriction is changed.

Man muß beachten, daß bei beiden Ausführungsformen in Figur 2B und Figur 2C die Strömungsraten bei mehreren der Drosseln 114 gleich sein können, so daß nur der als Solldruck bezeichnete Druck sich verändert. Umgekehrt können die Einstellwerte für die Strömungsrate unterschiedlich sein, und die Einstellwerte für den Steuerdruck können bei den verschiedenen Drosseln 114 die gleichen sein. Das Vorsehen einer schrittweisen Auswahl der Drosselkomponenten erlaubt dem Benutzer die Kombinationen aus Strömung und Druck weitgehend unabhängig zu wählen, wodurch eine gewisse Entkoppelung dieser Parameter erreicht wird.It should be noted that in both the embodiments in Figure 2B and Figure 2C, the flow rates at several of the restrictors 114 may be the same so that only the pressure referred to as the set pressure changes. Conversely, the setting values for the flow rate may be different and the setting values for the control pressure may be the same for the different restrictors 114. Providing a step-by-step selection of the restrictor components allows the user to select the combinations of flow and pressure largely independently, thereby achieving a certain decoupling of these parameters.

Schließlich ist eine weitere Ausführungsform einer variablen Drossel in Figur 2D gezeigt. Bei dieser Ausführungsform werden die festen Drosseln 114 manuell verändert, wie oben mit Bezug auf Figur 2C erläutert. Durch Vorsehen von Zweikanalventilen 117, 118 und zwei Strömungen muß die Strömung des Druckfluids jedoch nicht jedes mal unterbrochen werden, wenn eine Drossel 114 verändert wird. Wie bei der Ausführungsform der Figur 2B erlaubt diese Ausführungsform eine schrittweise unabhängige On-Line-Auswahl der Einstellwerte für Druck und Strömung. Das Vorsehen von zwei Strömungspfaden und geeigneten Ventilen 117, 118 ermöglicht es, die Drosseln während des Betriebs des Gerätes einzurichtune, d.h. ohne eine Unterbrechung der Strömung.Finally, another embodiment of a variable throttle is shown in Figure 2D. In this embodiment, the fixed throttles 114 are manually changed as explained above with reference to Figure 2C. However, by providing two-channel valves 117, 118 and two flows, the flow of the pressure fluid does not have to be interrupted each time a throttle 114 is changed. As with the embodiment of Figure 2B, this embodiment allows for step-by-step, independent on-line selection of the pressure and flow setting values. The provision of two flow paths and suitable valves 117, 118 allows the throttles to be set during operation of the device, ie without interrupting the flow.

Wenn überkritische Fluide verwendet werden, ist der Dichteparameter, der eine Funktion des Drucks und der Temperatur ist, direkt mit dem Lösungsvermögen des Fluids verknüpft; das Lösungsvermögen ist daher einstellbar und wählbar, indem zwei der drei Parameter eingestellt und geregelt werden. Da Druckwandler üblich sind, während Dichtewandler es bei den Betriebsbedingungen üblicher Extraktionsgeräte nicht sind, werden vorzugsweise (jedoch nicht absolut notwendig) die gewünschte Betriebsdichte und -temperatur gewählt, der richtige Betriebsdruck wird berechnet, und dieser Druckwert wird geregelt. Die unabhängige Regelung des Drucks und der Strömung erlaubt dem Chemiker, das Lösungsvermögen des Extraktionsfluids zu verändern, indem er den Betriebsdruck wählt und die Rate (oder Wirksamkeit) des Durchsatzes des Extraktionsfluids verändert, indem er die Strömungsrate der Pumpe variiert. Mit den entkoppelten Parametern kann der Benutzer im gesamten Bereich der Parameter während einer wählbaren Zeitspanne, d.h. Gesamtmenge des Extraktionsfluids, extrahieren. Im wesentlichen sind nun alle der folgenden Parameter unabhängig: Strömungsrate, Druck und Zeit. Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden auch die Temperaturen vieler Abschnitte des Strömungssystems als ein vierter Parameter unabhängig angesteuert.When supercritical fluids are used, the density parameter, which is a function of pressure and temperature, is directly related to the solvency of the fluid; the solvency is therefore adjustable and selectable by adjusting and controlling two of the three parameters. Since pressure transducers are common, while density transducers are not at the operating conditions of common extraction equipment, it is preferable (but not absolutely necessary) to select the desired operating density and temperature, calculate the correct operating pressure, and control this pressure value. Independent control of pressure and flow allows the chemist to vary the solvency of the extraction fluid by selecting the operating pressure and to vary the rate (or efficiency) of the extraction fluid throughput by varying the flow rate of the pump. With the decoupled parameters, the user can extract over the entire range of parameters during a selectable period of time, i.e., the total amount of extraction fluid. Essentially, all of the following parameters are now independent: flow rate, pressure, and time. In certain embodiments of the present invention, the temperatures of many sections of the flow system are also independently controlled as a fourth parameter.

Wie der Durchschnittsfachmann leicht verstehen wird, schafft die vorliegende Erfindung einen erheblichen Fortschritt bei der Entwicklung der überkritischen Chromatographie (SFC), indem sie den Chromatographie- oder Adsorbtionswirkungsgrad maximiert. Die üblichen früheren Ausführungsformen der SFC- Extraktionsgeräte verwendeten feste Drosseln (Löcher, bestimmte Kapillarschlauchlängen, Fritten etc.), um den notwendigen Druckabfall beim Betrieb mit den überkritischen und annähernd kritischen Trägerfluiden (die auch als mobile Phasen bezeichnet werden) zu erreichen. Diese festen Drosseln hatten üblicherweise Durchmesser im Mikrometerbereich. Solche festen Drosseln, die man im Stand der Technik findet, unterscheiden sich von den "schrittweise" variablen Drosseln und von den aktiv geregelten variablen Drosseln, die hier beschrieben wurden und die zum Regeln der Strömung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Bei der Anwendung der SFC ist die Ausnutzung der Parameter Dichte (Druck), Strömungsrate und Temperatur so wichtig wie bei der überkritischen Fluidextraktion (SFE). Mit den festen Drosseln muß man zum Durchführen einer Chromatographie die Betriebsdrücke durch Verändern der Strömungsrate einstellen. Dies ist jedoch nachteilig, weil bei der chromatographischen Trennung die Strömungsrate ein wichtiger Parameter für den Trennungs-Wirkungsgrad ist. Häufig sind die Strömungsraten, die zum Erreichen hoher Drücke notwendig sind, viel zu hoch, um den effektivsten Chromatographiebereich zu erreichen, d.h. das Minimum der van Deemter- Kurve. Die unabhängige Regelung des Druckes (der Dichte) und der Strömungsrate gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht daher einen guten Chromatographiebetrieb.As will be readily understood by those of ordinary skill in the art, the present invention provides a significant advance in the development of supercritical chromatography (SFC) by maximizing chromatography or adsorption efficiency. The common prior embodiments of SFC extraction devices used fixed restrictions (holes, specific lengths of capillary tubing, frits, etc.) to provide the necessary pressure drop when operating with the supercritical and near-critical carrier fluids (also known as mobile phases These fixed restrictors typically had diameters in the micrometer range. Such fixed restrictors found in the prior art differ from the "step-by-step" variable restrictors and from the actively controlled variable restrictors described here, which can be used to control flow in accordance with the present invention. In the application of SFC, the utilization of the parameters density (pressure), flow rate and temperature is as important as in supercritical fluid extraction (SFE). With the fixed restrictors, in order to perform chromatography, one must adjust the operating pressures by changing the flow rate. This is disadvantageous, however, because in chromatographic separation, the flow rate is an important parameter for separation efficiency. Often the flow rates necessary to achieve high pressures are much too high to reach the most effective chromatography region, i.e. the minimum of the van Deemter curve. The independent control of pressure (density) and flow rate in accordance with the present invention therefore enables good chromatography operation.

In Figur 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Extraktion von Komponenten aus Feststoffen, Semifeststoffen und kleinvolumigen Flüssigkeiten gezeigt. Die Vorrichtung umfaßt mehrere Eingangskanäle für Extraktionsfluid von denen jeder eine Ventilausrüstung 101 hat, in einigen Fällen begleitet von einem stromabwärts gelegenen Rückschlagventil 203, um nach Bedarf eine Kanalauswahl von mehreren bis zu einem vorzunehmen. Ferner kann ein Wärmetauscher 204 für die Regelung der Fluidtemperatur stromaufwärts und unmittelbar vor der Einspritzung in die Pumpe 202 kann vorgesehen werden. Das Lösungsmittel fließt dann durch eine Hochdruckpumpe 202, die thermisch geregelt werden kann, um die gewünschte Fluidkompressibilität in den Pumpenkammern zu erhalten. Um die Druckschwankungen bei Pumpen den Fluids zu dämpfen, ist stromabwärts der Pumpen 202 ein Pulsationsdämpfer 205 vorgesehen. Die Strömung wird dann in zwei Abschnitte aufgeteilt, die als der "Bypass"- und der "Kammer"-Abschnitt bezeichnet sind. Ventileinrichtungen 207, 209 sind zum Leiten der Strömung zu jeweils einem, beiden oder keinem der genannten Abschnitte vorgesehen.In Figure 3, a preferred embodiment of the apparatus according to the present invention for the extraction of components from solids, semi-solids and small volume liquids is shown. The apparatus comprises several inlet channels for extraction fluid, each of which has a valve assembly 101, in some cases accompanied by a downstream check valve 203, to allow a channel selection from several to one as required. Furthermore, a heat exchanger 204 for controlling the fluid temperature upstream and immediately before injection into the pump 202 can be provided. The solvent then flows through a high pressure pump 202, which can be thermally controlled to obtain the desired fluid compressibility in the pump chambers. In order to dampen the pressure fluctuations when pumping the fluid, downstream of the pumps 202 a pulsation dampener 205 is provided. The flow is then divided into two sections, referred to as the "bypass" and "chamber" sections. Valve means 207, 209 are provided for directing the flow to one, both or neither of the said sections.

Der Kammerabschnitt des Strömungssystems wird von dem in Figur 3 gezeigten unteren Ventil 209 geregelt. Eine Vorheizeinrichtung 211 kann wiederum in diesem Abschnitt des Strömungssystems vorgesehen sein, um die Temperatur des Lösungsmittels zu regeln. Eine zusätzliche Vorheizeinrichtung 240 kann ferner in dem Bypass-Abschnitt vorgesehen sein. Das Fluid strömt dann in die Kammer 210, wo die Extraktion stattfindet. Wie schematisch gezeigt, wird die Kammer 210 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zwischen zwei Positionen betätigt. Diese Betätigung erlaubt die automatisierte Verwendung der Kammer 210 und das automatische Herstellen der Hochdruckdichtungen, die zwischen der Kammer 210 und dem Gefäß, das die Probe enthält, benotigt werden. Da die Kammer 210 zwischen den beiden gezeigten Positionen umgestellt wird, werden flexible Verbindungen vorgesehen, einschließlich Schläuche für die Fluidverbindungen und flexible elektronische Verbindungen für thermische, Steuer- und Leistungssignale, weil die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung das Fluid zu dem jeweils angesteuerten Abschnitt führen können muß.The chamber portion of the flow system is controlled by the lower valve 209 shown in Figure 3. A preheater 211 may again be provided in this portion of the flow system to control the temperature of the solvent. An additional preheater 240 may also be provided in the bypass portion. The fluid then flows into the chamber 210 where extraction takes place. As shown schematically, the chamber 210 of the present invention is preferably actuated between two positions. This actuation allows for the automated use of the chamber 210 and the automated establishment of the high pressure seals required between the chamber 210 and the vessel containing the sample. As the chamber 210 is moved between the two positions shown, flexible connections are provided, including tubing for the fluid connections and flexible electronic connections for thermal, control and power signals, because the apparatus of the present invention must be able to direct the fluid to the section being controlled.

Das in der Kammer 210 enthaltene Probeneingabemodul ermöglicht es vorzugsweise, eine Probe über die Extraktionskammer 210 in den Fluidstrom einzubringen, wobei nachfolgend alle benötigten Dichtungen durch die Aktivierung hergestellt werden. Der Aufbau der Verbindungsstelle des Probeneingabegefäßes und der Betätigungseinrichtungen erlaubt es vorzugsweise, zylindrische Behälter unterschiedlicher Größe aufzunehmen. Das Probeneingabemodule, das als "Fingerhut" bezeichnet wird, ist vorzugsweise ein übliches Gefäß in einer automatisierten Laborbank, so daß dasselbe Gefäß als Probentransportgefäß, als ein Teil einer Feststoffphasen-Extraktionskartusche und als ein Teil einer Filtervorrichtung sowie für andere Funktionen dient.The sample input module contained in the chamber 210 preferably allows a sample to be introduced into the fluid stream via the extraction chamber 210, with all required seals subsequently being created by activation. The design of the connection point of the sample input vessel and the actuating devices preferably allows cylindrical containers of different sizes to be accommodated. The sample input module, referred to as a "thimble", is preferably a common vessel in an automated laboratory bench, so that the same vessel can be used as a sample transport vessel, as part of a solid phase extraction cartridge and as part of a filter device and for other functions.

Wie oben angedeutet, kann das Strömungssystem der vorliegenden Erfindung bei bestimmten Ausführungsformen einen Bypass-Abschnitt aufweisen, der durch das in Figur 3 gezeigte obere Ventil 207 gesteuert wird. Der Bypass-Abschnitt führt die Fluidströmung um den Extraktionskammerabschnitt 210, der die Probe enthält, um einen Ausgleich aller geregelten Sollwerte zu erreichen, bevor eine Probennahme des Inhalts der Lösung aus der Kammer/dem zylindrischen Behälter stattfindet. Der Druck des von der Hochdruckpumpe abgegebenen Fluids wird von einem Druckwandler 201 gemessen, der in dem Bypass-Abschnitt liegend gezeigt ist. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Wandler 201 jedoch auch an anderer Stelle liegen, oder ein oder mehrere zusätzliche Wandler können vorgesehen werden, um den Druck der verschiedenen Pumpen in dem Strömungssystem vollständiger zu überwachen.As indicated above, in certain embodiments, the flow system of the present invention may include a bypass section controlled by the upper valve 207 shown in Figure 3. The bypass section directs the fluid flow around the extraction chamber section 210 containing the sample to achieve equilibration of all regulated set points before sampling the contents of the solution from the chamber/cylindrical container. The pressure of the fluid delivered by the high pressure pump is measured by a pressure transducer 201 shown located in the bypass section. However, in other embodiments of the present invention, the transducer 201 may be located elsewhere, or one or more additional transducers may be provided to more fully monitor the pressure of the various pumps in the flow system.

Eine sinnvolle Einstellung des Lösungsvermögens des Extraktionsfluids relativ zu dem Druck/der Dichte wird mit Hilfe des Druckwandlers 201 erreicht. Wie der Durchschnittsfachmann verstehen wird, muß ein solcher Druckwandler 201 angemessene Genauigkeits- und Päzisionsspezifikationen erfüllen. Der Wandler 201 ist vorzugsweise ein mechanisches Bauteil mit einem minimalen toten Volumen für den Fluidstrom, und er liegt nahe bei einer Unterdruckregel-Unteranordnung und relativ nahe bei dem Ausgang der Kammer 210, um den Druckabfall für diese beiden Abschnitte zu minimieren. Der Durchschnittsfachmann wird auch leicht verstehen, daß Figur 3 nur eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung ist, und daß die relative Anordnung der beschriebenen Komponenten von den Betriebsspezifikationen des Systems und der Leistung der gewählten Komponenten abhängig ist.A reasonable adjustment of the solvency of the extraction fluid relative to the pressure/density is achieved by means of the pressure transducer 201. As one of ordinary skill in the art will understand, such a pressure transducer 201 must meet reasonable accuracy and precision specifications. The transducer 201 is preferably a mechanical component with a minimum dead volume for fluid flow and is located close to a vacuum control subassembly and relatively close to the exit of chamber 210 to minimize the pressure drop for these two sections. One of ordinary skill in the art will also readily understand that Figure 3 is only a schematic representation of the present invention and that the relative arrangement of the components described will depend on the operating specifications of the system and the performance of the components selected.

Die oben beschriebenen Strömungswege durch den Bypass und die Extraktionskammer werden danach bei einem Verbindungspunkt 213 wieder zusammengeführt und führen in die Düsen/Abscheider-Einheit 214, wobei geeignete Ventileinrichtungen und Filter verwendet werden. Um Störungen der Düsen/Abscheider-Einheit 214 aufgrund von Feststoffpartikeln zu minimieren, wird vorzugsweise ein Filter 215 unmittelbar stromaufwärts der Düsen/Abscheider-Einheit 214 vorgesehen. Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Düsen/Abscheider- Einheit 214 gemäß der oben in Bezug genommenen US-A-5,009,778 hergestellt werden.The above-described flow paths through the bypass and the extraction chamber are then rejoined at a junction point 213 and lead into the nozzle/separator unit 214 using suitable valve means and filters. To minimize interference with the nozzle/separator unit 214 due to solid particles, a filter 215 is preferably provided immediately upstream of the nozzle/separator unit 214. In certain embodiments of the present invention, the nozzle/separator unit 214 may be manufactured in accordance with the above-referenced US-A-5,009,778.

Die Strömung wird dann zu den Untergruppen geführt, welche den Probenerfassungsabschnitt des Systems bilden, indem das Hochdruckfluid einen Druckabfall in der Düsen-Einheit 216 erfährt, wobei es sich bei dem Druckfluid um eine reines Extraktionslösungsmittel, gemischtes Extraktionslösungsmittel und/oder Mischungen aus extrahierten Komponenten handelt, die in dem Extraktionslösungsmittel aufgelöst sind. Der Druckabfall erlaubt eine Trennung des Extraktionslösungsmittels von den gelösten Komponenten, weil Flüssigkeit mit hohem Dampfdruck, wie flüssiges Kohlendioxid oder unterkritische oder annähernd kritische Mischungen aus Fluiden wie Kohlendioxid und Methanol bei Auftreten eines Druckabfalls expandieren.The flow is then directed to the subassemblies that form the sample acquisition section of the system by subjecting the high pressure fluid to a pressure drop in the nozzle assembly 216, where the pressure fluid is pure extraction solvent, mixed extraction solvent, and/or mixtures of extracted components dissolved in the extraction solvent. The pressure drop allows for separation of the extraction solvent from the dissolved components because high vapor pressure liquids such as liquid carbon dioxide or subcritical or near critical mixtures of fluids such as carbon dioxide and methanol expand when a pressure drop occurs.

Die Düsen-Einheit 216 hat auch eine Unterdruck-Regelfunktion als Teil der Druckregelschleife sowie einen thermischen Regelbereich. Die Strömungssteuerung ist jedoch unabhängig von der Druck/Dichte-Steuerung oder -regelung. Wie oben erläutert, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Strömungssteuerung mit Hilfe einer Pumpe 202 vorgesehen; bei anderen Ausführungsformen ist es jedoch möglich, wie ebenfalls mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschrieben wurde, die Düse 216 für die Strömungssteuerung zu verwenden, und den Druck und die Dichte mit der Pumpe 202 zu steuern.The nozzle unit 216 also has a vacuum control function as part of the pressure control loop as well as a thermal control range. However, the flow control is independent of the pressure/density control or regulation. As explained above, in a preferred embodiment of the present invention, flow control is provided by means of a pump 202; however, in other embodiments, as also described with reference to Figures 1 and 2, it is possible to use the nozzle 216 for flow control and control the pressure and density with the pump 202.

Für solche Fluide, die flüssig bleiben, wenn sie den Druckabfall bei der Düse 216 erfahren, wird die Abscheider-Einheit 218 dazu verwendet, diese stromabwärts zu verdampfen. Die Abscheider-Einheit 218 hat einen Abschnitt zum Ablenken des sich ausdehnenden Gasstroms, der ausfällende extrahierte Komponenten mitführt. Die Abscheider-Einheit 218 kann mit einem porösen oder granulatartigen Material gefüllt werden, das entweder inert oder chemisch aktiv ist, wie Adsorbtionsmittel, oder eine chemische Funktion hat, wie stationäre oder verbundene flüssige Phasen. Der Durchschnittsfachmann wird leicht verstehen, daß die Füllung oder Packung, die in der Abscheider- Einheit 218 verwendet wird, ein Parameter ist, den der Benutzer für die Fraktionierung ausnutzen kann.For those fluids that remain liquid when they experience the pressure drop at nozzle 216, separator unit 218 is used to vaporize them downstream. Separator unit 218 has a section for diverting the expanding gas stream carrying precipitating extracted components. Separator unit 218 can be filled with a porous or granular material that is either inert or chemically active, such as adsorbents, or has a chemical function, such as stationary or combined liquid phases. One of ordinary skill in the art will readily understand that the packing used in separator unit 218 is a parameter that the user can exploit for fractionation.

Die Fraktionierung im Bereich stromabwärts der Extraktionskammer 210 in einem überkritischen Fluidextraktor, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, kann den Reichtum der stationären Phasen ausnutzen, wobei sich gezeigt hat, daß dadurch die gleiche Spezifität wie in den verschiedenen Gebieten der analytischen und präperativen Chromatographie erreicht werden kann (z.B. Gas-Flüssig- und Gas-Feststoff-Chromatographien, Flüssigkeits-Chromatographien mit normaler und umgekehrter Phase, Dünnschicht-Chromatographie mit normaler und umgekehrter Phase, Adsorbtions-Chromatographie, überkritische Fluidchromatographie, Größenausschluß-Chromatographie). Bei bestimmten Ausführungsformen kann somit die hier beschriebenen Vorrichtung aufgrund der Wechselwirkung der stationären Phase auf die Fraktionierfähigkeit, die einer Vorrichtung für die überkritische Fluidextraktion zu eigen ist, für das Clean-up der Proben in dem Analyselabor eine chromatographieähnliche Selektivität erzeugen.Fractionation downstream of the extraction chamber 210 in a supercritical fluid extractor constructed in accordance with the present invention can exploit the richness of the stationary phases and has been shown to achieve the same specificity as in the various areas of analytical and preparative chromatography (e.g., gas-liquid and gas-solid chromatography, normal and reversed phase liquid chromatography, normal and reversed phase thin layer chromatography, adsorption chromatography, supercritical fluid chromatography, size exclusion chromatography). Thus, in certain embodiments, the device described herein can produce chromatography-like selectivity for clean-up of samples in the analytical laboratory due to the interaction of the stationary phase on the fractionation capability inherent in a supercritical fluid extraction device.

Es gibt verschiedene Arten, die oben beschriebene "Bindestrich"-Lösung ("hyphenated" Lösung) zu erhalten. Die erste ist, die Lösung zu entspannen und gelöste Komponenten an dem Abscheider 218 abzulagern, der Teil der variablen Düsen/Abscheider-Anordnung 214 ist. Diese Ablagerung sollte in einer so schmalen Zone erfolgen, wie es noch praktikabel ist. Dann wird eine mobile Phase durch den Abscheider 216 geführt, um die Komponenten durch das stationäre Phasenmaterial des Abscheiders, mit einer Selektivität wie oben erläutert, zu bewegen. Dies kann z.B. mit einer Flüssigkeit erreicht werden, so daß die Aufnahme die Flüssig-Chromatographie simuliert. Andere Ausführungsformen können die Temperatur und eine gasförmige mobile Phase verwenden, so daß die Migration der Gas-Chromatographie ähnlicher ist, oder im Extremfall der thermischen Desorbtion. Vorzugsweise wird als die mobile Phase ein annähernd kritisches oder ein überkritisches Fluid verwendet. Im letzten Beispiel würde dies das Einbringen einer Fraktion in einen überkritischen Fluidchromatographen erlauben, was z.B. durch Anbringen von Anschlüssen an die Düsen/Abscheider-Einheit 214 möglich wird, so daß der Abscheider 218 Teil eines chromatographischen Probennahmesystems ist.There are several ways to obtain the "hyphenated" solution described above. The first is to relax the solution and deposit dissolved components on the separator 218, which is part of the variable nozzle/separator assembly 214. This deposition should occur in as narrow a zone as is practical. A mobile phase is then passed through the separator 216 to move the components through the stationary phase material of the separator with a selectivity as explained above. This can be achieved, for example, with a liquid so that the uptake simulates liquid chromatography. Other embodiments can use temperature and a gaseous mobile phase so that the migration is more similar to gas chromatography, or in the extreme case, thermal desorption. Preferably, a near critical or supercritical fluid is used as the mobile phase. In the last example, this would allow the introduction of a fraction into a supercritical fluid chromatograph, for example by attaching connections to the nozzle/separator unit 214 so that the separator 218 is part of a chromatographic sampling system.

Eine andere Ausführungsform, die in Figur 10 gezeigt ist, würde eine Fraktionierungszone 300 enthalten, die zwischen die Probenkammer 210 und die Expansionsdüse 216 eingefügt ist. In diesem Fall würde das selektive Zurückhalten eines Teils der in dem Extraktionsfluid gelösten Komponenten in der Fraktionierungszone 300, während dieses die Probenkammer 210 verläßt, die Gruppe der Extraktionsmittel verändern, die bei der Expansion in dem Sammelbereich, d.h. in der Düsen/Abscheider-Einheit 214, abgelagert werden. Eine geeignete Ventilausstattung 302, 304 zusammen mit einer Temperatur- und Druckregelung erlaubt das nachfolgende Entfernen, möglicherweise in selektiven Schritten, der zurückgehaltenen Komponenten aus der Fraktionierungszone 300 - wiederum mit einer Ansammlung in der Düsen/Abscheider-Einheit 214. Eine noch andere Ausführungsform könnte vorsehen, daß eine stationäre Phase in die Probenkammer 210 mit der Probe gebracht wird, so daß die zusätzliche Selektivität überlagert wird.Another embodiment, shown in Figure 10, would include a fractionation zone 300 interposed between the sample chamber 210 and the expansion nozzle 216. In this case, selectively retaining a portion of the components dissolved in the extraction fluid in the fractionation zone 300 as it exits the sample chamber 210 would alter the group of extractants deposited in the collection region, i.e., in the nozzle/separator unit 214, upon expansion. Suitable valving 302, 304 together with temperature and pressure control allows the subsequent removal, possibly in selective steps, of the retained components from the fractionation zone 300 - again with accumulation in the nozzle/separator unit 214. Yet another embodiment could provide for a stationary phase to be introduced into the sample chamber 210 with the sample so that the additional selectivity is superimposed.

Trennungen von Gruppen mit ähnlicher Funktionalität, physikalischer Struktur oder Molekulargewicht, sind wichtige Anwendungen für die gerade eben beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für die "Bindestrich"-Fraktionierung. Häufig benötigen Fraktionen, die man mit Extraktionsmitteln erhält, eine weitere Verarbeitung, und es ist oft das Ziel eines analytisch arbeitenden Chemikers, Gruppen aus Verbindungen mit ähnlichen Strukturen zu erzeugen, z.B. Monogalactosyldiglyzeride, die von Digalactosyldiglyzeriden abgetrennt wurden, verzweigte Kohlenwasserstoffe, die von geraden Kohlenwasserstoffketten abgetrennt wurden, gesättigte Kohlenwasserstoffe von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, Polymere mit hohem Molekulargewicht von Oligomeren und Lösungsmitteln). Verschieden chromatographische Studien aus dem Stand der Technik belegen dieses Bedürfnis. Eine frühe Industriestudie mit überkritischen Fluidtrennungen an stationären Phasen demonstrierten eine Trennung gestützt auf die Form/ Größe: eine Mischung aus n-Parafinen und Isoparafinen wurde in zwei Gruppen getrennt, wobei eine molekulare Siebpackung verwendet wurde, die erläutert ist in W. Ecknig und H.J. Polster, Superkritische Chromatographie von Paraffin an Molekularsieb, Teil I. Methodische Grundlagen und Teil II. Chromatographisches Verhalten in Abhängigkeit vom Druck der mobilen Phase, Chemische Technik (Leipzig), 31 (1979), Seiten 89 und 245. Ein anderes Beispiel ist der Ersatz des Industriestandards der Fluoreszenzindikatoradsorbtions-Analyse (FIA-Analyse), die vorgestellt wird in Norris und Rawden, Anal. Chem. 56 (1984), Seite 1767, bei der alle Sättigungsmittel, Olefine und Giftstoffe von einem Erdölprodukt unter Verwendung von stationären Phasen aus Siliziumoxid und mit Silbernitrat imprägniertem Siliziumoxid und einer mobilen Phase aus einem überkritischen Fluid getrennt werden. Schließlich wurden verschiedene Beispiele der "Dense Gas Exclusion Chromatography" offenbart, wobei mehrere Mischungen und stationäre Phasen aus porösem Siliziumoxidglas untersucht wurden. Siehe "Dense Gas Chromatographic Studies", L. Bowman, Ph.D. Dissertation, University of Utah, 1976, Kapitel IV. Man muß beachten, daß der Ausdruck "dense gas" (dichtes Gas) ein Begriff ist, der früher zum Beschreiben überkritischer Fluide verwendet wurde.Separations of groups with similar functionality, physical structure or molecular weight are important applications for the "hyphenated" fractionation embodiment of the present invention just described. Often, fractions obtained with extractants require further processing and it is often the goal of an analytical chemist to generate groups from compounds with similar structures (e.g., monogalactosyl diglycerides separated from digalactosyl diglycerides, branched hydrocarbons separated from straight hydrocarbon chains, saturated hydrocarbons from unsaturated hydrocarbons, high molecular weight polymers from oligomers and solvents). Various prior art chromatographic studies demonstrate this need. An early industry study of supercritical fluid separations on stationary phases demonstrated separation based on shape/size: a mixture of n-paraffins and isoparaffins was separated into two groups using a molecular sieve packing, which is discussed in W. Ecknig and HJ Polster, Supercritical Chromatography of Paraffin on Molecular Sieve, Part I. Methodological Fundamentals and Part II. Chromatographic Behavior Depending on Mobile Phase Pressure, Chemische Technik (Leipzig), 31 (1979), pp. 89 and 245. Another example is the replacement of the industry standard fluorescence indicator adsorption (FIA) analysis, which is presented in Norris and Rawden, Anal. Chem. 56 (1984), page 1767, in which all saturants, olefins and toxicants are separated from a petroleum product using stationary phases of silica and silver nitrate impregnated silica and a supercritical fluid mobile phase. Finally, several examples of "Dense Gas Exclusion Chromatography" have been disclosed, studying several mixtures and porous silica glass stationary phases. See "Dense Gas Chromatographic Studies", L. Bowman, Ph.D. Dissertation, University of Utah, 1976, Chapter IV. It should be noted that the term "dense gas" is a term previously used to describe supercritical fluids.

Wie man in Figur 10 sieht, kann somit entweder ein Gas- Chromatograph 500 oder ein Flüssigkeits-Chromatograph 510 über ein Hochdruckventil 502 bei einem Punkt stromabwärts von der Extraktionskammer 210 und stromaufwärts von der Düsen/Abscheider-Einheit 214 angeschlossen werden. Sowohl der Gas- Chromatograph 500 als auch der Flüssigkeits-Chromatograph 510 weisen vorzugsweise eine Düsen/Abscheider-Einheit 214 als einen Teil des jeweiligen Chromatographens 500, 510 auf.Thus, as seen in Figure 10, either a gas chromatograph 500 or a liquid chromatograph 510 can be connected via a high pressure valve 502 at a point downstream of the extraction chamber 210 and upstream of the nozzle/separator unit 214. Both the gas chromatograph 500 and the liquid chromatograph 510 preferably have a nozzle/separator unit 214 as a part of the respective chromatograph 500, 510.

Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat der Abscheider 218 auch eine unabhängig steuerbare Temperaturzone, die zwischen einem Zustand unter Umgebungstemperatur und Erwärmung betrieben werden kann. Für Extraktionsfluids, die bei Druckabfall nicht verdampfen, wird die Temperatursteuerung der Abscheider-Einheit 218 dazu verwendet, solche Fluids, wie Hexan, oder Modifikatoren zu verdampfen, die zum Herstellen von Modifikator-Kohlendioxidmischungen verwendet werden. Nach dem Sammeln der extrahierten Komponenten kann ferner die Temperatur des Abscheiders auf ein Niveau erhöht werden, das ausreicht, um die angesammelten Komponenten thermisch zu desorbieren, die mit einer geeigneten Einstellung des Drucks und der Strömungsrate, identisch zu analytischen Geräten, wie Gas-Chromatographen, überkritischen Fluidchromatographen und Flüssigkeits-Chromatographen, von einer gasähnlichen mobilen Phase transportiert würden.In certain embodiments of the present invention, the separator 218 also has an independently controllable temperature zone that can be operated between a sub-ambient and heated condition. For extraction fluids that do not vaporize upon pressure drop, the temperature control of the separator unit 218 is used to vaporize such fluids as hexane or modifiers used to prepare modifier-carbon dioxide mixtures. After collecting the extracted components, the temperature of the separator can be further increased to a level sufficient to thermally desorb the collected components that would be transported by a gas-like mobile phase with an appropriate setting of pressure and flow rate, identical to analytical instruments such as gas chromatographs, supercritical fluid chromatographs, and liquid chromatographs.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gemäß Figur 3 umfaßt vorzugsweise ein oder mehrere steuerbare Abzweigventile 220, die verschiedene Stellungen haben, die es erlauben, während der Extraktion Brüden zu Auslaß/Abfall-Positionen zu leiten und Spül-Lösungen während der Spülschritte zu Sammelvorrichtungen verschiedener Größe oder zu Auslaß/Abfall-Kanälen zu führen. Die steuerbaren Abzweigventile 220 führen ihre Ventilfunktion vorzugsweise mit einem minimalen toten Volumen durch. Ferner ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, um die Spülfluidströme oder erschöpften Extraktionsfluide zu verschiedenen Zielpositionen zu lenken. Ein erstes Ziel ist z.B. eine Teilungssäule 222, die in einem flüssigen Abstrom 223 und einer Gasentlüftung 224 endet. Ein zweites Ziel ist ein entfernter Anschluß 225. Die Teilungssäule 222 wird bei niedrigen Temperaturen betrieben und verwendet Demister-Bauteile, um flüssige Modifikator von dem verdampften Grundextraktionsfluid zu trennen oder flüssige Lösungsmittel zu sammeln.The apparatus of the present invention according to Figure 3 preferably comprises one or more controllable branch valves 220 having different positions that allow vapors to be directed to outlet/waste positions during extraction and rinse solutions to be directed to collection devices of different sizes or to outlet/waste channels during the rinse steps. The controllable diverter valves 220 preferably perform their valve function with a minimum dead volume. Further, valving means are provided to direct the purge fluid streams or exhausted extraction fluids to various destination locations. For example, a first destination is a dividing column 222 terminating in a liquid effluent 223 and a gas vent 224. A second destination is a remote port 225. The dividing column 222 operates at low temperatures and uses demister devices to separate liquid modifier from the vaporized base extraction fluid or to collect liquid solvents.

Wie man ebenfalls in Figur 3 sieht, ist ein Strömungswandler 226 oder Rotameter vorzugsweise oben an der Teilungssäule 222 angebracht. Die Teilungssäule 222 ist auch mit dem steuerbaren Abzweigventil 220 verbunden, das Kanäle aufweist, über welche die Spül-Lösungsmittel zugeführt werden. Ein Ventil 227 (oder mehrere Ventile) wird vorgesehen, um ein oder mehrere Spül- Lösungsmittelströme von einem oder mehreren Spül-Lösungsmittelreservoirs 228 zu wählen, welche die Spül-Lösungsmittelpumpe 230 versorgen, die den Systemdruck aushalten kann. Die Spül-Lösungsmittelpumpe 230 hat vorzugsweise eine variable Ausgaberate, die sich für die Flüssigchromatographie-Bereichsbewegung eignet, und sie kann so eingestellt werden, daß sie vom Benutzer wählbare Volumen zu dem gewünschten Ziel liefert. Die Spül-Lösungsmittelpumpe 230 kann für einen zuverlässigeren Betrieb mit einem aktiven Einlaßventil 231 oder einem aktiven Auslaßventil 232 ausgestattet werden. Diese Ventile können auch übliche Rückschlagventile oder Schaltventile sein.As also seen in Figure 3, a flow converter 226 or rotameter is preferably mounted on top of the dividing column 222. The dividing column 222 is also connected to the controllable diverter valve 220 which has channels through which the rinse solvents are supplied. A valve 227 (or several valves) is provided to select one or more rinse solvent streams from one or more rinse solvent reservoirs 228 which feed the rinse solvent pump 230 which can withstand the system pressure. The rinse solvent pump 230 preferably has a variable output rate suitable for liquid chromatography range movement and can be adjusted to deliver user selectable volumes to the desired destination. The flush solvent pump 230 can be equipped with an active inlet valve 231 or an active outlet valve 232 for more reliable operation. These valves can also be conventional check valves or switching valves.

Bei ausgewählten Bedingungen wird somit das Spül-Lösungsmittel durch die Spül-Lösungsmittelpumpe 230 und das Abzweigventil 220 in die Abscheider-Einheit 218 gelenkt, um ausgewählte Komponenten zu lösen und diese zu dem vom Benutzer gewählten Ziel für die Sammlung der Fraktion zu bewegen. Das Spül-Lösungsmittel kann den Abscheider 218 relativ zur Strömung des Extraktionsfluids während des Extraktionsschrittes in Vorwärtsrichtung oder in Rückwärtsrichtung durchspülen. Figur 3 zeigt ein Rückspülungssystem, obwohl auch das Spülen in Vorwärtsrichtung eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet. Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher das Entfernen von abgelagerten Komponenten entweder durch Rückwärtsspülen oder durch Spülen in Vorwärtsrichtung mit einem zweiten Fluid, z.B. mit üblichen Flüssigkeiten, wie organische Lösungsmittelsystemen, Säuren, Basen, wäßrige Lösungsmittelsystemen; unterkritischen, annähernd kritischen und überkritischen Fluiden, einschließlich Mischungen oder durch thermische Ablagerung in einem Gasstrom. Wie unten noch genauer erläutert wird, ermöglichen andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, daß diese Spülschritte zusätzlich zu der Düsen/Abscheider-Einheit 214 eine oder mehrere Abschnitte der Vorrichtung erfassen.Thus, under selected conditions, the rinse solvent is directed through the rinse solvent pump 230 and the diverter valve 220 into the separator unit 218 to dissolve selected components and move them to the user-selected destination for fraction collection. The rinse solvent can move the separator 218 relative to the flow of the extraction fluid during the extraction step in a forward or reverse flushing mode. Figure 3 shows a backflushing system, although forward flushing also forms a preferred embodiment of the present invention. The present invention therefore enables the removal of deposited components by either backflushing or by forward flushing with a second fluid, e.g. with common liquids such as organic solvent systems, acids, bases, aqueous solvent systems; subcritical, near-critical and supercritical fluids, including mixtures, or by thermal deposition in a gas stream. As will be explained in more detail below, other embodiments of the present invention enable these flushing steps to involve one or more sections of the device in addition to the nozzle/separator unit 214.

Die Abscheider-Einheit 218 ist über ein Steuerventil 234, das ähnlich wie das oben beschriebene Abzweigungsventil 220 sein kann, mit einem Flüssigkeits-Abflußkanal 223, einem entfernten Anschluß 225 und automatischen Flüssigprobenfläschchen 236, vorzugsweise in einer Warteschlange, verbunden. Das Steuerventil 234 beliefert ein Probenfläschchen 236, das vorzugsweise auf- und abbewegt wird, um die Automatisierung zu erleichtern, wie oben mit Bezug auf die Extraktionskammer 210 beschrieben wurde. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die vorliegende Erfindung somit auch eine Warteschlange aus Probenfläschchen 236, welche mehrere Fraktionen in Probenfläschchen aufnehmen kann, wie die automatischen Probennahmefläschchen, die üblicherweise in Gas- und Flüssigkeits-Chromatographen verwendet werden. Es gibt zahlreiche Variationen, wie ein überkritisches Fluidextraktionsgerät, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, betrieben werden kann, um eine optimale Rückgewinnung zu erhalten und gleichzeitig die Stillstandszeit während der Wartung oder Bedienung zu minimieren.The separator unit 218 is connected to a liquid drain channel 223, a remote port 225, and automatic liquid sample vials 236, preferably in a queue, via a control valve 234, which may be similar to the diverter valve 220 described above. The control valve 234 supplies a sample vial 236, which is preferably moved up and down to facilitate automation, as described above with respect to the extraction chamber 210. Thus, in a preferred embodiment, the present invention also includes a queue of sample vials 236 that can accommodate multiple fractions in sample vials, such as the automatic sample vials commonly used in gas and liquid chromatographs. There are numerous variations in how a supercritical fluid extraction device made in accordance with the present invention can be operated to obtain optimal recovery while minimizing downtime during maintenance or servicing.

Wie oben mit Bezug auf Figur 3 erläutert wurde, wird bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Strömung in zwei Abschnitte aufgeteilt, die als der "Bypass"- und der "Kammer"-Abschnitt bezeichnet sind. Hierfür werden Ventile 207, 209 und andere Strömungssteuereinrichtungen vorgesehen, um die Strömung jeweils zu einem, beiden oder keinem der beiden Abschnitte (Bypass und Kammer) zu leiten. Der Bypass-Abschnitt führt die Fluidströmung durch die Extraktionskammer 210 herum, die eine Probe in dem Probeneingabemodul enthält, um einen Ausgleich aller geregelten und gesteuerten Einstellpunkte mit der Strömung zu ermöglichen, bevor die Probennahme des Inhalts der Lösung in der Extraktionskammer 210 begonnen wird. Die Strömungswege des Bypass- und des Kammer-Abschnitts werden vorzugsweise bei einem Verbindungspunkt 213 zusammengeführt und strömen dann in die Düsen/Abscheider- Einheit 214, wobei geeignete Ventile und Filter verwendet werden. Die vorliegende Erfindung sieht auch eine weitere Strömungssteuereinrichtung vor, um den Großteil des Hochdruck- Strömungsweges von dem Niederdruck-Spülabschnitt zu trennen. Vorzugsweise ist stromaufwärts der Düsen/Abscheider-Einheit 214 eine Filtervorrichtung 215 vorgesehen, um Störungen der Düsenuntergruppe 216 durch eine Ansammlung von Feststoffpartikeln zu minimieren. Wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt, können solche Ventile 251 auch bei diesen Ausführungsformen eingesetzt werden, um die Strömung durch einen Filter 215 zu leiten und den Großteil des Hochdruckströmungspfades von dem Niederdruck-Spülabschnitt zu trennen.As explained above with reference to Figure 3, in certain embodiments of the present invention, the flow is divided into two sections referred to as the "bypass" and "chamber" sections. To this end, valves 207, 209 and other flow control devices are provided to direct the flow to either, both, or neither of the two sections (bypass and chamber), respectively. The bypass section bypasses the fluid flow through the extraction chamber 210 containing a sample in the sample input module to allow all regulated and controlled setpoints to equalize with the flow before sampling of the contents of the solution in the extraction chamber 210 is initiated. The flow paths of the bypass and chamber sections are preferably joined at a junction point 213 and then flow into the nozzle/separator unit 214 using suitable valves and filters. The present invention also provides further flow control means to separate the majority of the high pressure flow path from the low pressure purge section. Preferably, a filter device 215 is provided upstream of the nozzle/separator unit 214 to minimize interference with the nozzle subassembly 216 by an accumulation of solid particles. As shown in Figures 4 and 5, such valves 251 may also be used in these embodiments to direct the flow through a filter 215 and separate the majority of the high pressure flow path from the low pressure purge section.

Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erlauben die Ventile 207, 209 und 212 und die Drucktrennungs- Ventileinrichtung 251, die oben erwähnt wurde (und zum Trennen des Hochdruck-Strömungspfades von dem Niederdruck-Spülabschnitt dient), eine solche Auslegung und Betriebsweise der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, daß die Probleme, die bei der überkritischen Fluidextraktion häufig auftreten, vermieden werden, Dies Probleme umfassen das Verstopfen einer oder mehrere der Fluidsteuerkomponenten des Extraktionsgerätes zwischen dem Abschnitt, der die Proben enthält, und dem Bereich unmittelbar stromabwärts der Drosseln, die zum Aufrechterhalten des Systemdrucks verwendet werden, indem sie einen Druckabfall z.B. mit einer Düse 216 vorsehen. Die Verstopfung tritt als Folge des Ausfällens gelöster Komponenten in der Strömung, der Extrusion geschmolzener Matrizen oder Matrixkomponenten in die Strömung, von Feststoffpartikeln der Probe, die zu klein sind, als daß sie von den Filtervorrichtungen 215 eingefangen werden, oder der Errosion der Partikel von dem Gerät selbst, wie Metallfüllungen und Polymerteilchen von Dichtungskomponenten, und der nachfolgenden Ansammlung dieser Feststoffteilchen auf.In certain embodiments of the present invention, the valves 207, 209 and 212 and the pressure isolation valve means 251 mentioned above (which serves to isolate the high pressure flow path from the low pressure purge section) allow the apparatus according to the present invention to be designed and operated in such a way that the problems frequently encountered in supercritical fluid extraction are avoided. These problems include clogging one or more of the fluid control components of the extraction device between the section containing the samples and the area immediately downstream of the restrictors used to maintain system pressure by providing a pressure drop, e.g., with a nozzle 216. The blockage occurs as a result of precipitation of dissolved components in the flow, extrusion of molten matrices or matrix components into the flow, solid particles of the sample that are too small to be captured by the filter devices 215, or erosion of particles from the device itself, such as metal fillings and polymer particles from sealing components, and subsequent accumulation of these solid particles.

Bei den Spülverfahren der vorliegenden Erfindung wird das Fluid entweder mit einem Druck und einer Strömungsrate zugeführt, die geeignet sind, um unlösbare Feststoffteilchen freizusetzen und durch den Halsabschnitt (oder die Engstelle) zu dem stromabwärtigen Expansionsbereich zu transportieren, oder mit einem Druck, einer Strömungsrate und einem Lösungsvermögen, die geeignet sind, niedergeschlagene, ausgefällte oder adsorbierte Komponenten anzulösen oder aufzulösen und die resultierende Lösung durch den Halsabschnitt der Düse 216 zu einem Expansionsbereich, wie dem Abscheider 218 zu transportieren. Schließlich endet das Spülverfahren mit der Wiederherstellung der Systemkonfiguration, so daß der Spül-Lösungsmittelvorrat von der Hochdruckseite der Düse 216 getrennt wird.In the purging processes of the present invention, the fluid is supplied either at a pressure and flow rate suitable to release insoluble solid particles and transport them through the throat section (or throat) to the downstream expansion region, or at a pressure, flow rate and solvency suitable to dissolve or dissolve precipitated, precipitated or adsorbed components and transport the resulting solution through the throat section of the nozzle 216 to an expansion region such as the separator 218. Finally, the purging process ends with the restoration of the system configuration so that the purge solvent supply is disconnected from the high pressure side of the nozzle 216.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht somit eine Vorrichtung vor, die das Spülen des Düsenhalses erlaubt, um die Ansammlung von Feststoffteilchen zu verhindern. Zuerst wird die Zuführung 228 für das Spül-Lösungsmittel mit der Einlaßleitung zu der Düse 216 zusammengeführt. Diese Verbindung findet auf der Hochdruckseite der Vorrichtung während der Druckerzeugung statt. Die Verbindung wird vorzugsweise durch Aktivieren eines Ventils 251 erreicht, wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt, und sie kann unmittelbar stromaufwärts des Düseneinlasses oder alternativ bei jedem anderen Punkt in dem Gerät stattfinden, der letztendlich eine Strömung des Lösungsmittels zum Einlaß der Düse erlaubt. Die Verbindung kann somit bei einem Ventil stromaufwärts der Pumpe 202 und des Wärmetauschers 204 durchgeführt werden. Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch eine Vorrichtung zum Verändern der Größe des Halsabschnittes der Düse 210 haben. Die beste Art, dies zu realisiern, wäre eine Düse 216 mit einer variablen ringförmigen Düsenöffnung, die ganz besonders bevorzugt eine elektronische Steuerung der Öffnungsgröße aufweist, wie oben erläutert.A preferred embodiment of the present invention thus provides a device that allows the nozzle throat to be flushed to prevent the accumulation of solid particles. First, the supply 228 for the flushing solvent is connected to the inlet line to the nozzle 216. This connection takes place on the high pressure side of the device during pressure generation. The connection is preferably accomplished by activating a valve 251 as shown in Figures 4 and 5 and may occur immediately upstream of the nozzle inlet or alternatively at any other point in the device which ultimately allows flow of solvent to the inlet of the nozzle. The connection may thus be made at a valve upstream of the pump 202 and heat exchanger 204. Certain embodiments of the present invention may also have a device for varying the size of the throat portion of the nozzle 210. The best way to accomplish this would be a nozzle 216 with a variable annular nozzle orifice, most preferably having electronic control of the orifice size as discussed above.

In Figur 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines überkritischen Fluidextraktors gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine Vorrichtung zum Spülen des Halabschnittes der Düse 216 aufweist. Wie gezeigt, liegt ein Ventil 251, das das Spül-Lösungsmittelreservoir 228 von der Düse 216 trennt, unmittelbar stromaufwärts der Düse 216 und erlaubt nach Bedarf eine Steuerung der Strömung sowie das Spülen der Düse 216.In Figure 4, another preferred embodiment of a supercritical fluid extractor according to the present invention is shown which includes a device for flushing the neck portion of the nozzle 216. As shown, a valve 251 which separates the flush solvent reservoir 228 from the nozzle 216 is located immediately upstream of the nozzle 216 and allows for control of the flow and flushing of the nozzle 216 as needed.

Alternativ kann die Vorrichtung zum Spülen des Halsabschnittes der Düse 216 wie in Figur 5 gezeigt aufgebaut sein. Bei dieser Ausführungsform liegt das Ventil 251, das das Spül-Lösungsmittelreservoir 228 von der Düse 216 trennt, stromaufwärts der Filtervorrichtung 215, die oben beschrieben wurde und ihrerseits stromaufwärts der Düse 216 liegt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß jedes lösliche Material, das sich auf der Filtervorrichtung 215 und dem Ventil 251 abgelagert hat, sowohl von anderen Komponenten, wie Ventilleitungen, Paßstücken, der Innenfläche der Rohre, dem Vor-Expansionsbereich der Düse 216 und anderen Teilen der Düsen/Abscheider-Anordnung 214, durch den Spülvorgang entfernt wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Filter 215 die Düse 216 gegen Feststoffteilchen schützt, die in dem Spühl-Lösungsmittel vorhanden sein können, sowie vor Abriebteilchen, die üblicherweise in Steuerventilen vorkommen. Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform reinigt somit die Düse 216 und hält sie frei sowohl von Feststoffteilchen als auch von abgelagertem löslichem Material. Die gezeigte Vorrichtung sieht im wesentlichen eine fortlaufende Wartung vor, die der Benutzer nachvollziehen kann. Diese Ausführungsform der Vorrichtung minimiert Geräteausfälle und die Notwendigkeit, daß der Benutzer eingreift, um Fehler zu beheben, welche üblicherweise durch eine Verstopfung in den vorhandenen Extraktionssystemen auftreten.Alternatively, the means for flushing the throat portion of the nozzle 216 may be constructed as shown in Figure 5. In this embodiment, the valve 251 which separates the flush solvent reservoir 228 from the nozzle 216 is upstream of the filter means 215 described above, which in turn is upstream of the nozzle 216. The advantage of this embodiment is that any soluble material deposited on the filter means 215 and the valve 251 is removed from other components such as valve lines, fittings, the inner surface of the tubes, the pre-expansion area of the nozzle 216 and other parts of the nozzle/separator assembly 214 by the flushing process. Another advantage is that the filter 215 protects the nozzle 216 against particulate matter. which may be present in the flush solvent, as well as abrasive particles which are commonly found in control valves. The embodiment shown in Figure 5 thus cleans the nozzle 216 and keeps it free of both solid particles and deposited soluble material. The device shown essentially provides for ongoing maintenance which the user can understand. This embodiment of the device minimizes equipment failures and the need for user intervention to correct faults which are commonly caused by clogging in existing extraction systems.

Figur 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zum Spülen des Halsabschnittes der Düse 216 geeignet ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Ventil 251, das das Spül-Lösungsmittelreservoir 228 von der Düse 216 trennt, geringfügig anders als in den Figuren 4 und 5. Das Ventil 251 liegt bei irgendeinem Punkt stromaufwärts einer Filtervorrichtung 215, die stromaufwärts der Düse 216 und in einem Strömungspfad liegt, der nicht durch die Probe geht. Bei dieser Ausführungsform verwendet die Vorrichtung das Ventil 212, das in der Nähe der Verbindung 213 der Strömungspfade des Bypass- und des Kammerabschnitts liegt, zum Steuern der Strömung, insbesondere um eine Strömung des flüssigen Lösungsmittels in die Kammer 210 zu verhindern oder zu ermöglichen. Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform hat das Ventil 251 vorzugsweise wenigstens drei Kanäle, die mit A, B, C bezeichnet sind. Wie gezeigt ist der Kanal "C" mit der Spül-Lösungsmittelpumpe 230 verbunden. Die Kanäle "A" und "B" gewährleisten eine fortlaufende Strömung während der Extraktion, indem sie die Spül-Lösungsmittelpumpe 230 von dem System trennen. Während der Spülschritte sind die Kanäle "A" und "B" des Ventils 251 jedoch mit einem oder mehreren anderen "A"- und "B"-Kanälen verbunden, wie man in Figur 6 sieht. Die Kanäle "A2" und "B2" sind z.B. stromabwärts des Bypass-Druckwandlers 201 angeordnet. Die Kanäle "A3" und "B3" sind stromabwärts der Bypass-Vorheizeinrichtung 240 angeordnet; die Kanäle "A4" und "B4" sind unmittelbar stromabwärts des Pulsationsdämpfers 205 angeordnet; und die Kanäle "A5" und "B5" sind unmittelbar stromabwärts der Eingangs-Rückschlagventile 203 für des Extraktionsfluid angeordnet. Um die vorliegende Erfindung besser darzustellen, sind die Verbindungen zwischen den Kanalpaaren "A" und "B" nicht gezeigt. Diese oder weitere Verbindungspunkte können hergestellt werden, wie der Durchschnittsfachmann verstehen wird, um verschiedene Punkte vorzusehen, wo das Lösungsmittel aus dem Lösungsmittelreservoir 228 zum Spülen der Einrichtung eingebracht werden kann. Zusätzlich zu den oben in Bezug auf die Vorrichtung der Figur 5 erläuterten Vorteilen hat die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform den weiteren Vorteil, daß sie eine gründlichere Reinigung ermöglicht, d.h. ein größerer Teil der Einrichtung wird bei jedem Spülzyklus durchgespült.Figure 6 shows another embodiment of the apparatus according to the present invention suitable for flushing the throat portion of the nozzle 216. In this embodiment, the valve 251 separating the flush solvent reservoir 228 from the nozzle 216 is slightly different than in Figures 4 and 5. The valve 251 is located at some point upstream of a filter device 215 which is upstream of the nozzle 216 and in a flow path which does not pass through the sample. In this embodiment, the apparatus uses the valve 212 which is located near the junction 213 of the flow paths of the bypass and chamber portions to control flow, particularly to prevent or allow flow of liquid solvent into the chamber 210. In the embodiment shown in Figure 6, the valve 251 preferably has at least three channels, labeled A, B, C. As shown, channel "C" is connected to the flush solvent pump 230. Channels "A" and "B" ensure continuous flow during extraction by isolating the flush solvent pump 230 from the system. However, during the flush steps, channels "A" and "B" of valve 251 are connected to one or more other "A" and "B" channels, as seen in Figure 6. For example, channels "A2" and "B2" are located downstream of the bypass pressure transducer 201. Channels "A3" and "B3" are downstream the bypass preheater 240; channels "A4" and "B4" are located immediately downstream of the pulsation dampener 205; and channels "A5" and "B5" are located immediately downstream of the extraction fluid inlet check valves 203. To better illustrate the present invention, the connections between channel pairs "A" and "B" are not shown. These or other connection points may be made, as will be understood by those of ordinary skill in the art, to provide various points where the solvent from the solvent reservoir 228 may be introduced to flush the device. In addition to the advantages discussed above with respect to the device of Figure 5, the embodiment shown in Figure 6 has the further advantage of allowing for more thorough cleaning, that is, a larger portion of the device is flushed during each flush cycle.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, mit der der Halsabschnitt der Düse 216 gemäß der vorliegenden Erfindung gespült werden kann. Ein erstes Spülventil 253 und ein zweites Spülventil 252 sind vorgesehen, die das Spül-Lösungsmittelreservoir 228 von dem Extraktionslösungsmittelvorrat trennen, während eine Hochdruckpumpe 202 dazu verwendet wird, während der Präparation die richtigen Fluide zu den richtigen Zeitpunkten zuzufügen.Figure 7 shows another embodiment of the device according to the present invention with which the throat portion of the nozzle 216 can be flushed according to the present invention. A first flush valve 253 and a second flush valve 252 are provided which separate the flush solvent reservoir 228 from the extraction solvent supply, while a high pressure pump 202 is used to add the correct fluids at the correct times during the preparation.

In den Figuren 7A und 7B sind die möglichen Verbindungen des ersten Spülventils 253 während eines Spülschritts und während eines Extraktionsschrittes gezeigt. Während des Spülschritts, der in Figur 7A gezeigt ist, wird das von der Pumpe 202 abgegebene Fluid zu dem Filter 215 und danach in die Düse 216 geleitet, um diese zu spülen. Der andere Strömungspfad trennt den Rest des Extraktionsgerätes von dem Verbindungspunkt 213 zwischen den Strömungspfaden der Kammer und des Bypasses, die zur Eingangsseite des Pulsationsdämpfers 205 führen. Während eines Extraktionsschrittes wird die Stellung des ersten Spülventils 253 vorzugsweise auf die in Figur 7B gezeigt umgestellt. Wie gezeigt, wird das von der Pumpe 202 abgegebene Hochdruckfluid direkt stromabwärts zu dem Pulsationsdämpfer 205 geleitet. Der andere Strömungspfad trennt die Strömung zwischen dem Verbindungspunkt 213 der Strömungsweg der Kammer und des Bypasses und dem Filter 215, der stromaufwärts der Düse 216 liegt.In Figures 7A and 7B, the possible connections of the first flush valve 253 during a flushing step and during an extraction step are shown. During the flushing step shown in Figure 7A, the fluid delivered by the pump 202 is directed to the filter 215 and then into the nozzle 216 to flush it. The other flow path separates the rest of the extraction device from the connection point 213 between the flow paths of the chamber and the bypass leading to the inlet side of the pulsation damper 205. During an extraction step, the position of the first flush valve 253 is preferably changed to that shown in Figure 7B. As shown, the high pressure fluid discharged from the pump 202 is directed directly downstream to the pulsation dampener 205. The other flow path separates the flow between the junction 213 of the chamber and bypass flow path and the filter 215 which is upstream of the nozzle 216.

Bei der Ausführungsform der Figur 7 wird daher keine getrennte Pumpenvorrichtung für die Strömung des Lösungsmittels vom Lösungsmittelreservoir 228 benötigt. Das erste Spülventil 253 kann irgendwo in den Strömungspfad eingefügt werden, wie im Fall der oben mit Bezug auf die Figuren 4 bis 6 beschriebenen Ausführungsformen. Zusätzlich zu den oben erläuterten Vorteilen der Vorrichtung der Figuren 5 und 6 hat die in Figur 7 gezeigte Ausführungsform den weiteren Vorteil, daß sie eine einzige Pumpe 202 verwendet, um beide Fluide bei Drücken, Strömungsraten und Zusammensetzungen abzugeben, die sich für das gewählte Vorbereitungsverfahren eignen.In the embodiment of Figure 7, therefore, no separate pumping device is needed for the flow of solvent from the solvent reservoir 228. The first purge valve 253 can be inserted anywhere in the flow path, as in the case of the embodiments described above with reference to Figures 4 through 6. In addition to the above-discussed advantages of the device of Figures 5 and 6, the embodiment shown in Figure 7 has the further advantage of using a single pump 202 to deliver both fluids at pressures, flow rates and compositions appropriate to the selected preparation process.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß bei einigen Ausführungsformen der Verfahren und Vorrichtungen vorgesehen ist, daß die Lösung des Extrakts mit dem Extraktionslösungsmittel verdünnt wird, um die Konzentration der gelösten Komponenten zu verringern. Die dadurch erhaltene Lösung ist robuster gegenüber Veränderungen der Strömungsbedingungen, z.B. den Durchgang durch Leitungen mit unterschiedlichem Querschnitt, Temperaturgradienten und Druckabfällen, so daß das Ausfällen und/oder die Adsorbtion der extrahierten Komponenten entlang des Strömungspfades stromaufwärts des Düsenbereiches minimiert wird. Das Verdünnen wird gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt, indem eine Strömung aus reinem Extraktionsfluid beigemischt wird, die zusammen mit der Strömung der Extraktlösung über den Bypass-Abschnitt zugeführt wird, d.h. Extrakt plus Extraktionsfluid. Bei bestimmten Ausführungformen der vorliegenden Erfindung kann der Strom aus dem reinen Extraktionsfluid eine Lösungsmittelmischung mit mehreren Komponenten sein. Die Vermischung der Ströme geschieht, bevor oder wenn die Ströme von der Extraktionskammer 210 zu der Düse 216 fließen, und die Fluidströme bleiben vorzugsweise während des gesamten verbleibenden Prozesses vermischt.A further aspect of the present invention is that in some embodiments of the methods and devices it is provided that the solution of the extract is diluted with the extraction solvent in order to reduce the concentration of the dissolved components. The solution obtained thereby is more robust against changes in the flow conditions, e.g. passage through lines with different cross-sections, temperature gradients and pressure drops, so that precipitation and/or adsorption of the extracted components along the flow path upstream of the nozzle region is minimized. The dilution is carried out according to the present invention by adding a flow of pure extraction fluid which is fed together with the flow of the extract solution via the bypass section, ie extract plus extraction fluid. In certain embodiments of the present invention, the flow of the pure extraction fluid may be a multi-component solvent mixture. The mixing of the streams occurs before or as the streams flow from the extraction chamber 210 to the nozzle 216, and the fluid streams preferably remain mixed throughout the remainder of the process.

Wieder mit Bezug auf Figur 3 sieht man, daß die Vorrichtung zum Verringern der Konzentration einer Extraktionslösung in einer überkritischen Fluidextraktionsvorrichtung vorzugsweise ein Ventil 207 aufweist, um eine Strömung zu dem Bypass-Abschnitt zu ermöglichen, sowie ein Ventil 209, um eine Strömung zu dem Bereich in der Extraktionskammer 210 zu ermöglichen. Ein Verbindungspunkt 213 ist zum Zusammenführen der beiden Strömungswege vorgesehen. Gemäß dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die Vorrichtung der Figur 3 bis auf eine Änderung des Grades, zu dem die Strömungspfade durch das Gerät gesteuert werden, nicht verändert. Den richtigen Verdünnungsgrad erhält man, indem eine Steuervorrichtung zum Steuern der zwei Ventile 207, 209 vorgesehen wird, d.h. zum Öffnen, Schließen und Verändern der Strömungsrate durch die Ventile 207, 209. Wie der Durchschnittsfachmann leicht verstehen wird, kann eine solche Steuervorrichtung Software-Einstellungen, Firmware-Einstellungen oder festverdrahtete elektronische Antriebe umfassen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann auch eine Benutzerschnittstelle vorgesehen werden, damit der Benutzer den richtigen Grad der Verdünnung wählen kann. Schließlich weist die Extraktionskammer-Vorrichtung 210 vorzugsweise eine Rechenvorrichtung auf, um die tatsächlich durchströmten Kammervolumen zu ermitteln und die Information über das tatsächliche Ausmaß des Kontaktes zwischen der Probe und dem Extraktionsfluid an den Benutzer zu übertragen.Referring again to Figure 3, it can be seen that the device for reducing the concentration of an extraction solution in a supercritical fluid extraction device preferably includes a valve 207 to allow flow to the bypass section and a valve 209 to allow flow to the region in the extraction chamber 210. A junction point 213 is provided to merge the two flow paths. According to this aspect of the present invention, the device of Figure 3 is not modified except for a change in the degree to which the flow paths are controlled by the device. The correct degree of dilution is obtained by providing a control device for controlling the two valves 207, 209, i.e., for opening, closing and changing the flow rate through the valves 207, 209. As will be readily understood by those of ordinary skill in the art, such a control device may comprise software settings, firmware settings or hard-wired electronic drives. In certain embodiments, a user interface may also be provided to allow the user to select the correct degree of dilution. Finally, the extraction chamber device 210 preferably comprises a computing device for determining the actual chamber volumes flowed through and for communicating the information about the actual extent of contact between the sample and the extraction fluid to the user.

Figur 8 zeigt eine alternative Vorrichtung zum Vermindern der Konzentration einer Extraktionslösung in einem Extraktionsabschnitt eines überkritischen Fluidextraktors. Wie gezeigt, läßt ein Ventil 207 eine Strömung zum Bypass-Abschnitt durch, und ein anderes Ventil 209 läßt eine Strömung zu dem Bereich durch, der die Probe enthält. Zum Zusammenführung der Strömung dieser beiden Abschnitte ist eine Verbindung 213 vorgesehen. Bei der Ausführungsform der Figur 8 liegt jedoch eine Drosselvorrichtung 310 in dem Bypass-Strömungspfad. Zusätzlich liegt bei bestimmten Ausführungsformen eine weitere Drosselvorrichtung 320 in dem Extraktionskammer-Strömungspfad. Der Grad, zu dem die Drosselvorrichtungen 210, 230 die Strömung begrenzen, wird so gewählt, daß sich ein geeignetes Verhältnis des Extraktionsfluids zwischen den beiden Strömungspfaden ergibt, wenn beide Ventile 207, 209 des Bypass- und des Extraktions- Abschnitts offen bleiben. Die Vorrichtung weist vorzugsweise ferner eine Steuereinrichtung auf, die in einem "Verdünnungsmodus" beide Ventile 207, 209 während des Extraktionsteils des Verfahrens der vorliegenden Erfindung offen hält oder in einem "unverdünnten Modus" die Ventile 207, 209 selektiv betätigt und so einen zeitlich gesteuerten Betrieb ermöglicht. Wie oben beschrieben, kann die Steuervorrichtung Software-Steuerungen, Firmware-Steuerungen oder festverdrahtete elektronische Antriebe umfassen. Wie oben mit Bezug auf Figur 3 beschrieben, umfaßt die bevorzugte Ausführungsform der in Figur 8 gezeigten Erfindung auch eine Vorrichtung zum Berechnen der tatsächlich durchströmten Kammervolumen.Figure 8 shows an alternative device for reducing the concentration of an extraction solution in an extraction section of a supercritical fluid extractor. As shown, a valve 207 allows flow to the bypass section and another valve 209 allows flow to the area containing the sample. A connection 213 is provided to merge the flow of these two sections. However, in the embodiment of Figure 8, a restrictor 310 is located in the bypass flow path. In addition, in certain embodiments, a further restrictor 320 is located in the extraction chamber flow path. The degree to which the restrictors 210, 230 restrict flow is selected to provide an appropriate ratio of extraction fluid between the two flow paths when both valves 207, 209 of the bypass and extraction sections remain open. The apparatus preferably further includes a controller which, in a "dilution mode", keeps both valves 207, 209 open during the extraction portion of the process of the present invention, or in an "undiluted mode", selectively operates the valves 207, 209, thus enabling timed operation. As described above, the controller may include software controls, firmware controls, or hard-wired electronic drives. As described above with reference to Figure 3, the preferred embodiment of the invention shown in Figure 8 also includes a device for calculating the actual chamber volumes flowing through.

Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Verringern der Konzentration einer Extraktionsfluidlösung ist in Figur 9 gezeigt. Wiederum sind vorzugsweise Ventile 207, 209 vorgesehen, um die Strömung zu dem Bypass- bzw. dem Extraktions- Abschnitt zu steuern, sowie eine Verbindung 213 zum Zusammenführen der Strömungspfade. Ein Massenstromsensor 400 liegt unmittelbar stromaufwärts des Bereiches 210, der die Probe enthält. Als ein Teil des Bypass-Ventils 207 ist eine Vorrichtung für die Strömungssteuerung vorgesehen, die den Grad einstellt, zu dem das Ventil 207 die Strömung drosselt, die in dem Bypass-Abschnitt liegt und die Strömung durch den Abschnitt 210 verändert, der die Probe enthält. Schließlich ist eine Rechenvorrichtung zum Berechnen und Anzeigen des tatsächlich durchströmten Kammervolumens durch Integrieren der momentanen Massenstromrate über der Zeit (nicht gezeigt) vorzugsweise ebenfalls als ein Teil des Betriebs- und Steuersystems des Extraktionsgerätes vorgesehen.Another embodiment of the device for reducing the concentration of an extraction fluid solution is shown in Figure 9. Again, valves 207, 209 are preferably provided to control the flow to the bypass and extraction sections, respectively, and a connection 213 for merging the flow paths. A mass flow sensor 400 is located immediately upstream of the region 210 containing the sample. As part of the bypass valve 207, a flow control device is provided which adjusts the degree to which the valve 207 throttles the flow located in the bypass section and the flow through the Section 210 containing the sample is changed. Finally, a computing device for calculating and displaying the actual chamber volume flowed through by integrating the instantaneous mass flow rate over time (not shown) is preferably also provided as part of the operation and control system of the extraction device.

Obwohl die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen bei bestimmten Anwendungen eine Reihe von Problemen lösen, wird der Durchschnittsfachmann verstehen, daß es auch vorteilhaft ist, die Merkmale der beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zu kombinieren, um weitere verbesserte Ergebnisse zu erzielen. Die vorliegende Erfindung sieht z.B. ein Verfahren zum Verdünnen einer Extraktlösung in einem Extraktionslösungsmittel vor, um die Konzentration der gelösten Komponenten zu verringern, wobei sich die oben erläuterten Vorteile einstellen, kombiniert mit einem Verfahren zum Durchspülen des Düsenhalses. Ein solches kombiniertes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Auswahl des zu verwendenden Verdünnungsgrades und das Vorsehen von Informationen, die den sich ergebenden Grad des Kontakts der Probe mit dem Extraktionsfluid beschreibt, d.h. das durchströmte Volumen; dann werden die anderen einzustellenden Parameterwerte eingegeben oder gewählt. Danach wird ein Extraktionsprozeß durchgeführt, gefolgt von einem Spülverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Nach Bedarf werden nacheinander Extraktions- und Spülschritte wiederholt, und bei bestimmten Ausführungsformen kann ferner eine Verdünnung für jeden nachfolgenden Extraktionsschritt vorgesehen werden.Although the methods and devices described above solve a number of problems in certain applications, those of ordinary skill in the art will understand that it is also advantageous to combine the features of the methods and devices described to achieve further improved results. For example, the present invention provides a method for diluting an extract solution in an extraction solvent to reduce the concentration of the dissolved components, thereby providing the advantages explained above, combined with a method for flushing the nozzle throat. Such a combined method according to the present invention comprises selecting the degree of dilution to be used and providing information describing the resulting degree of contact of the sample with the extraction fluid, i.e. the volume flowed through; then the other parameter values to be set are entered or selected. Thereafter, an extraction process is carried out, followed by a flushing process according to the present invention. If necessary, extraction and rinsing steps are repeated sequentially and, in certain embodiments, dilution may also be provided for each subsequent extraction step.

Während die Proben, die in das Gerät der vorliegenden Erfindung eingebracht werden, hauptsächlich die Form fester Proben haben, ist es auch möglich, kleine Mengen (d.h. Volumen im Bereich von Mikrolitern oder Millilitern) Flüssigkeit einzubringen, indem die Flüssigkeit auf festen Trägern, wie Filterpapier, Adsorbitionsmitteln oder Pulvern verteilt wird.While the samples introduced into the device of the present invention are primarily in the form of solid samples, it is also possible to introduce small amounts (i.e., volumes in the range of microliters or milliliters) of liquid by distributing the liquid on solid supports such as filter paper, adsorbents or powders.

Ähnlich können auch semifeste Stoffe, wie Fette und Cremes, eingebracht werden.Similarly, semi-solid substances such as fats and creams can also be introduced.

Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es wünschenswert sein, eine oder mehrere weitere Düsen/Abscheider-Einheiten zusätzlich zu der oben mit Bezug auf Figur 3 beschriebenen Düsen/Abscheider-Einheit 214 vorzusehen. Wie in Figur 10 gezeigt und oben erläutert, würden solche zusätzlichen Düsen/Abscheider-Einheiten 214 entweder in die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eingebaut, oder sie liegen in anderen Geräten, die mit dieser verbunden sind. In einigen Fällen kann eine zusätzliche Düse 216 die einzige zusätzliche Untergruppe sein. Bei anderen Ausführungsformen können die Düsen- und/oder Abscheider-Einheiten, die in anderen Geräten liegen, vollständig die Untergruppen ersetzen, die vorzugsweise als ein Teil der Extraktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden. Zusätzlich kann die Hardware der Düsen/Abscheider-Einheiten 214 speziell angepaßt werden, um Funkionen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder den Geräten, in denen sie eingebaut sind, zu übernehmen, wie z.B.: Einspritzkanäle an Gas-Chromatographen, eine Vorkolonne oder Herzschnitt an Flüssigkeits-Chromatographen und überkritischen Fluid-Chromatographen. Wie der Durchschnittsfachmann weiß, ist der Herzschnitt eine in der Flüssig-Chromatographie verwendete Technik zum selektiven Einbringen von Teilen einer komplexen Probe, die in dem Flüssigkeits-Chromatographen in die Hauptsäule eingebracht wird.In other embodiments of the present invention, it may be desirable to provide one or more additional nozzle/separator units in addition to the nozzle/separator unit 214 described above with reference to Figure 3. As shown in Figure 10 and discussed above, such additional nozzle/separator units 214 would either be incorporated into the apparatus of the present invention or reside in other devices associated therewith. In some cases, an additional nozzle 216 may be the only additional subassembly. In other embodiments, the nozzle and/or separator units located in other devices may completely replace the subassemblies that are preferably provided as part of the extraction apparatus according to the present invention. In addition, the hardware of the nozzle/separator units 214 can be specifically adapted to perform functions in the apparatus of the invention or the devices in which they are incorporated, such as: injection channels on gas chromatographs, a pre-column or heart cut on liquid chromatographs and supercritical fluid chromatographs. As one of ordinary skill in the art will know, heart cut is a technique used in liquid chromatography to selectively introduce portions of a complex sample introduced into the main column in the liquid chromatograph.

Eine weitere Modifikation der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, eine Einrichtung zum Anschließen zusätzlicher Verbindungen zwischen dem entfernten Anschluß 225 und/oder den Abscheiderausgängen 223, 224 und anderen Analysegeräten vorzusehen - z.B. insbesondere Flüssigkeits-Chromatographen, UV/VIS-Spektrophotometern und Flüssigprobennehmern - so daß die im Abscheider 218 gespülte Fraktion zu diesen Geräten geführt werden kann, um sie dort weiter zu behandeln und dann zu analysieren.A further modification of the device according to the invention consists in providing a device for connecting additional connections between the remote connection 225 and/or the separator outlets 223, 224 and other analysis devices - e.g. in particular liquid chromatographs, UV/VIS spectrophotometers and liquid samplers - so that the fraction rinsed in the separator 218 can be fed to these devices can be carried out there for further treatment and then analysis.

Ähnlich kann die in Figur 3 offenbarte Vorrichtung modifiziert werden, um eine Probennahme der Fluidlösung, welche die Extraktionskammer 210 verläßt, vor der Rückgewinnung der Lösungsprodukte in der Düsen/Abscheider-Einheit 214 oder vor der Weiterleitung an andere Geräte vorzusehen, z.B. durch die Abschnitte 530 oder die in Figur 10 gezeigte Fraktionierungszone 300. Der Probenstrom kann z.B., möglicherweise bei Hochdruck, zu einem UV/VIS-Spektrophotometer oder durch Probennahmeventile an einer Vielzahl anderer analytischer Geräte geleitet werden, wie Flüssigkeits-Chromatographen, überkritische Fluid- Chromatographen und Gas-Chromatographen, und zwar auf ähnliche Weise wie in Figur 10 gezeigt, wo eine Fraktionierungszone 300 hinzugefügt wurde. Die Fraktionierungszone 300 ist ein Bestandteil der "Herzschnitt"-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Similarly, the apparatus disclosed in Figure 3 can be modified to provide for sampling of the fluid solution exiting the extraction chamber 210 prior to recovery of the solutes in the nozzle/separator unit 214 or prior to delivery to other equipment, e.g., through the sections 530 or the fractionation zone 300 shown in Figure 10. For example, the sample stream can be directed, possibly at high pressure, to a UV/VIS spectrophotometer or through sampling valves on a variety of other analytical equipment, such as liquid chromatographs, supercritical fluid chromatographs and gas chromatographs, in a similar manner to that shown in Figure 10, where a fractionation zone 300 has been added. The fractionation zone 300 is a component of the "heart cut" embodiment of the present invention.

Wie oben mit Bezug auf Figur 3 erläutert, kann der Abscheider 218 mit einem Packungsmaterial gefüllt sein. Alternative Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können jedoch zusätzliche Bereiche aufweisen, die ein chemisch aktives Packungsmaterial enthalten (z.B. übliche flüssige chromatographische Säulen-Packungsmaterialien, Adsorbtionsmittel oder anderes poröses Material) sowie eine zusätzliche Wärmezonen-Steuerung und -Hardware und zusätzliche Ventilausrüstungen, um das Fluid zu diesen Bereichen zu leiten. Das Hinzufügen solcher Einrichtungen ermöglicht es, das Gerät so einzusetzen, daß es eine Fraktionierung der Mischung der Lösung vorsieht, welche die die Proben enthaltende Extraktionskammer 210 verläßt, bevor diese Lösung auf die Düsen- und/oder Abscheider-Einheit 214 trifft. Die Strömung durch die oben erläuterten Kammer- und Bypass-Bereiche wird zusammen mit dem Betrieb der Wärmezonen koordiniert, um Probenmaterial in der Fraktionierungszone abzulagern und dann selektiv Komponenten aus dieser Zone zu entfernen. Die Komponenten werden mit einer der oben angegebenen Gerätekonfigurationen entnommen.As explained above with reference to Figure 3, the separator 218 may be filled with a packing material. However, alternative embodiments of the device according to the present invention may include additional regions containing a chemically active packing material (e.g., conventional liquid chromatographic column packing materials, adsorbents, or other porous material), as well as additional heat zone control and hardware and additional valve equipment to direct the fluid to these regions. The addition of such features allows the device to be used to provide fractionation of the mixture of solution leaving the extraction chamber 210 containing the samples before that solution encounters the nozzle and/or separator unit 214. The flow through the chamber and bypass regions discussed above is coordinated with the operation of the heat zones to deposit sample material in the fractionation zone and then selectively remove components from this zone. The components are removed using one of the device configurations specified above.

In den Bereichen der analytischen Chromatographie und der präparativen Chromatographie ist es bekannt, die stationären Phasen so zu wählen, daß sie eine selektive Wechselwirkung mit verschiedenen Molekülen haben, die in Kontakt mit der stationären Phase kommen. Wenn die Bewegung einer mobilen Phase Moleküle relativ zu der stationären Phase bewegen kann, kann die selektive Wechselwirkung zu einer Trennung der verschiedenen Verbindungen führen. Übliche mobile Phasen sind Flüssigkeiten, Gase und überkritische Fluide. Stationäre Phasen können als Filme oder Schichten auf einer Oberfläche (z.B. bei der Dünnschicht-Chromatographie, der offenen Rohr- oder Kapillarsäulen-Chromatographie) oder auf Partikeln getragen werden, mit denen die Fluide in Kontakt kommen können. Somit können sogar die Oberflächen als die stationäre Phase betrachtet werden, möglicherweise nach einer Modifikation in Bezug auf die chemische Aktivität, Funktionalität oder Größenselektivität, z.B. in der gebundenen Phase, Adsorbtionschemie oder Chiralitätswechselwirkung. Es ist auch bekannt, die physikalischen Abmessungen der stationären Phase auszunutzen, um die Selektivität z.B. in Bezug auf die gewählten Eigenschaften der mobilen Phase (van Deemter- und Golay-Gleichungen) zu maximieren, oder in Bezug auf die Diffusionszeit durch die Flüssigkeitsschichten und in den Poren, oder in Bezug auf die räumliche Geometrie (Gesamtgröße und Form) der wandernden Verbindungen. Das letzte Beispiel hat größere Relevanz für Partikel, welche die stationäre Phase bilden. In einigen Fällen kann die Selektivität extrem sein, wobei einige oder alle der Spezies, die mit einem Großteil der mobilen oder Trägerphase wandern, im wesentlichen irreversibel aus der mobilen Phase entfernt und von den stationären Phasen zurückgehalten werden.In the fields of analytical chromatography and preparative chromatography, it is known to choose stationary phases so that they have a selective interaction with different molecules that come into contact with the stationary phase. If the movement of a mobile phase can move molecules relative to the stationary phase, the selective interaction can lead to a separation of the different compounds. Common mobile phases are liquids, gases and supercritical fluids. Stationary phases can be supported as films or layers on a surface (e.g. in thin layer chromatography, open tube or capillary column chromatography) or on particles with which the fluids can come into contact. Thus, even the surfaces can be considered as the stationary phase, possibly after modification in terms of chemical activity, functionality or size selectivity, e.g. in the bound phase, adsorption chemistry or chirality interaction. It is also known to exploit the physical dimensions of the stationary phase to maximize the selectivity, e.g. in terms of the chosen properties of the mobile phase (van Deemter and Golay equations), or in terms of the diffusion time through the liquid layers and in the pores, or in terms of the spatial geometry (overall size and shape) of the migrating compounds. The last example has more relevance for particles forming the stationary phase. In some cases, the selectivity can be extreme, with some or all of the species migrating with much of the mobile or carrier phase being essentially irreversibly removed from the mobile phase and retained by the stationary phases.

Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung werden alle der physikalischen oder chemischen Eigenschaften, die bis zu einem gewissen Grad zu der Selektivität der Bewegung unter den verschiedenen wandernden Spezies beitragen, die dieser stationären Phase ausgesetzt sind, als "chemisch aktiv" definiert.In the context of the present invention, all of the physical or chemical properties that are up to a contribute to some degree to the selectivity of movement among the different migratory species exposed to this stationary phase are defined as "chemically active".

Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Warteschlange aus den Probennahmebehältern 236, die oben beschrieben wurde, durch weitere Fraktions-Warteschlangen ergänzt werden, die für jede der folgenden Funktionen vorgesehen sein können: Sammeln von mehr automatischen Probennahmefläschchen, Lesen und/oder Schreiben von Etiketten auf den Probenahmefläschchen (Strichbalkenetiketten), weitere Fraktionierung der Komponenten in der Fraktionslösung durch stationäre Phasenextraktion oder andere übliche chemische Naßbehandlungen und Reaktionen, die in Analyselaboratorien durchgeführt werden, um Lösungen zu erhalten, welche sich für das gewählte Analyseverfahren einschließlich der mengenmäßigen Bestimmung eignen.In other embodiments of the present invention, the queue of sampling containers 236 described above may be supplemented by additional fraction queues that may be dedicated to any of the following functions: collecting more automated sampling vials, reading and/or writing labels on the sampling vials (bar labels), further fractionating the components in the fraction solution by stationary phase extraction or other common wet chemical treatments and reactions performed in analytical laboratories to obtain solutions suitable for the chosen analytical procedure, including quantification.

Um die Extraktionsbehälter in die Extraktionskammer 210 zu stellen, die Extraktionsbehälter aus der Kammer 210 zu entfernen, und die Extraktionsbehälter in einem Warte/Lagerbereich auszutauschen, kann eine automatisierte Vorrichtung verwendet werden. Das Lesen und Schreiben der Etiketten auf den Extraktionsbehältern kann in solchen Ausführungsformen ebenfalls vorgesehen sein.An automated device may be used to place the extraction containers into the extraction chamber 210, to remove the extraction containers from the chamber 210, and to exchange the extraction containers in a waiting/storage area. Reading and writing of the labels on the extraction containers may also be provided in such embodiments.

Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Pumpe 202 modifiziert werden, indem eine Pumpe vorgesehen wird, die eine isokratische, binäre oder ternäre Lösungsmittelabgabe an das Extraktionsgerät vornehmen kann, um Fluide und Fluidmischungen zu vermengen, insbesondere solche, die bei Umgebungsbedingungen normalerweise flüssig sind. Das Grundextraktionsfluid wird über geeignete Rohre oder Ventile zugeführt, und über eine Workstation oder eine andere rechnergestützte Steuereinrichtung wird eine koordinierte Ansteuerung vorgesehen, wobei Befehle an die Lösungsmittelventile und die Pumpe ausgegeben werden. Bei bestimmten Ausführungsformen können daher die zusätzlichen Pumpenkanäle zum Vermischen der Fluide und Fluidmischungen (insbesondere solcher, die bei Umgebungsbedingungen normalerweise flüssig sind) mit dem Grundextraktionsfluid zum Herstellen von Extraktionslösungsmitteln aus mehreren Komponenten erhalten werden, indem weitere Pumpen und Ventileinrichtungen das Extraktionsgerät eingebaut werden, um eine Mischung des Extraktionsfluids zu erhalten.In certain embodiments, the pump 202 may be modified to provide a pump capable of isocratic, binary or ternary solvent delivery to the extraction device to blend fluids and fluid mixtures, particularly those that are normally liquid at ambient conditions. The base extraction fluid is supplied via suitable tubing or valves, and coordinated control is provided via a workstation or other computerized control device, with commands issued to the solvent valves and the pump. In certain embodiments, therefore, the additional pump channels for mixing the fluids and fluid mixtures (particularly those that are normally liquid at ambient conditions) with the base extraction fluid to produce multi-component extraction solvents can be obtained by incorporating further pumps and valve means into the extraction device to obtain a mixture of the extraction fluid.

Vorzugsweise werden die Ventile so konzipiert, daß der Spül- Lösungsmittelstrom gewählt und die Spül-Lösungsmittelpumpe 230 versorgt werden kann. Wie oben beschrieben, kann die Spül-Lösungsmittelpumpe 230 den Systemdruck aushalten, und sie hat eine variable Abgaberate, die sich für die Bewegungen in der Flüssig-Chromatographiezone eignet. Mit der Ventileinrichtung kann das Fluid so geleitet werden, daß vom Benutzer ausgewählte Sammelvolumen zu ausgewählten Zielen geführt werden.Preferably, the valves are designed to select the flush solvent flow and supply the flush solvent pump 230. As described above, the flush solvent pump 230 can withstand system pressure and has a variable delivery rate appropriate to the motions in the liquid chromatography zone. The valve means can direct the fluid to deliver user-selected collection volumes to selected destinations.

Schließlich kann das Gerät der vorliegenden Erfindung, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Konstruktion solcher Systeme verstehen wird, mit anderen Geräten und Techniken auf eine Weise gekoppelt werden, die oben als "Bindestrich-Technik" bezeichnet wurde. Beispiele der Bindestrich-Technik, die von der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden und oben erläutert wurden, sind: Hochdruck-Festphasenextraktion verbunden mit überkritischer Fluidextraktion der Proben; Festphasenextraktion als eine Vorstufe zur überkritischen Fluidextraktion; Niederdruckfraktionierung, in einigen Ausführungsformen raffiniert wie Festphasenextraktion, in dem Abscheider 218 zum Sammeln des Extraktes, nach der überkritischen Fluidextraktion der Probe; Mittel- bis Hochdruckfraktionierung mit Gasen, Flüssigkeiten oder überkritischen Fluiden, in einigen Ausführungsformen raffiniert wie Festphasenextraktion, in dem Abscheider 218 zum Sammeln des Extraktes, nach der überkritischen Fluidextraktion der Probe, wobei der Abfluß zu Analysegeräten geleitet wird; thermische Desorbtion des Abscheiders 218 zum Sammeln des Extrakts nach der überkritischen Fluidextraktion der Probe, wobei der Abfluß durch zusätzliche Ventile zu Analysegeräten geleitet wird; Spül-Lösungsmittel-Verbindungsstelle (d.h. für das rekonstituierende Lösungsmittel) zu anderen Geräten; Probennahme im Hochdruckstrom zwischen der Kammer 210, welche die Probe enthält, und der Probennahme-Unteranordnung 214 (die Düse 216, die auch als der Drucksteuermechanismus dient, und der Abscheider 218), so daß andere Geräte die Proben überwachen oder aus dem Hochdruckstrom entnehmen können; Hochdruckfraktionierung in einem Fraktionierungsbereich, der zwischen der Kammer 210, welche die Proben enthält, und der Sammel-Unteranordnung 214 liegt; Verschmelzen der Hochdruckfraktionierung mit der Strömungs-Probennahmefunktion in Analysegeräten mit einer Strömungs-Probennahmefunktion, um einen "Herzschnitt" in den Analysegeräten vorzusehen; Verwendung von Untergruppen zum Sammeln mehrerer Proben; Verwendung eines Befehlssatzes, der die folgenden Merkmale hat: (a) Vorsehen von Verkettungen mit anderen Befehlen von dem Benutzer an andere Ziele, so daß die Schrittfolge des Extraktionsgerätes mit anderen Schrittfolgen koordiniert werden kann, und (b) einfache Befehle, aus denen die Schrittfolgen aufgebaut werden könnten.Finally, as will be understood by those of ordinary skill in the art of designing such systems, the device of the present invention may be coupled with other devices and techniques in a manner referred to above as "hyphenation technology." Examples of hyphenation technology contemplated by the present invention and discussed above are: high pressure solid phase extraction coupled with supercritical fluid extraction of the samples; solid phase extraction as a precursor to supercritical fluid extraction; low pressure fractionation, in some embodiments refined as solid phase extraction, in the separator 218 to collect the extract, after supercritical fluid extraction of the sample; medium to high pressure fractionation with gases, liquids or supercritical fluids, in some embodiments refined as solid phase extraction, in the separator 218 to collect the extract, after supercritical fluid extraction of the sample, with the effluent directed to analyzers; thermal desorption of the separator 218 for collecting the extract after supercritical fluid extraction of the sample, with the effluent being directed through additional valves to analyzers; flush solvent (i.e., for the reconstituting solvent) connection point to other devices; sampling in the high pressure stream between the chamber 210 containing the sample and the sampling subassembly 214 (the nozzle 216, which also serves as the pressure control mechanism, and the separator 218) so that other devices can monitor or remove the samples from the high pressure stream; high pressure fractionation in a fractionation region located between the chamber 210 containing the samples and the collection subassembly 214; merging the high pressure fractionation with the flow sampling function in analyzers with a flow sampling function to provide a "heart cut" in the analyzers; using subassemblies to collect multiple samples; Using a set of instructions having the following features: (a) providing chaining with other instructions from the user to other destinations so that the sequence of steps of the extraction device can be coordinated with other sequences of steps, and (b) simple instructions from which the sequences of steps could be constructed.

Es wird in Erwägung gezogen, die vorliegende Erfindung in Verbindung mit anderen Analysegeräten zu verwenden, wie in der oben mit Bezug auf Figur 10 erläuterten Ausführungsform gezeigt ist, wobei einige dieser Geräte, wie oben in Bezug auf die vorliegende Erfindung beschrieben, einen Düsen- und/oder Abscheider-Abschnitt haben können. Solche Analysegeräte umfassen Gas-Chromatographen, Flüssigkeits-Chromatographen und überkritische Fluid-Chromatographen. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auch eine Fraktionierungszone 300 zum Fraktionieren des Extrakts aus der Probe aufweisen. Eine solche Fraktionierungszone 300 würde Ventile und eine thermische Steuervorrichtung aufweisen, die mit dem Extraktionskammer-Abschnitt 210 und der Düse 210 verbunden sind.It is contemplated that the present invention may be used in conjunction with other analytical instruments, as shown in the embodiment discussed above with reference to Figure 10, some of which instruments may have a nozzle and/or separator section as described above with respect to the present invention. Such analytical instruments include gas chromatographs, liquid chromatographs, and supercritical fluid chromatographs. In addition, the present invention may also include a fractionation zone 300 for fractionating the extract from the sample. Such a fractionation zone 300 would include valves and a thermal control device connected to the extraction chamber section 210 and the nozzle 210.

der Konstruktion des erfindungsgemäßen Gerätes wendet die Kenntnisse wichtiger Parameter und Beschränkungen in verschiedenen Bereichen an: überkritische Fluide, (Überschall-) Expansion von Fluiden, Sammeln/Wiederherstellen des Extrakts, Pumpen kompressibler Fluide, Sollwertregelung. Wie oben erläutert, verwendet das System einen Fluidkompressibilitäts-Algorithmus zum Pumpen des Lösungsmittels, und es verwendet einen Druck-Volumen-Temperatur-Algorithmus, so daß die Dichte als der relevante Parameter für das Lösungsvermögen (im Gegensatz zum Druck) eingegeben werden kann, während gleichzeitig eine entkoppelte Steuerung der Strömung und des Drucks/der Dichte vorgesehen wird. Das System erlaubt vorzugsweise die Strömung in einem Bypass- und/oder Verdünnungsmodus. Bei bestimmten Ausführungsformen wird die Auswahl der Zusammensetzung des Extraktionslösungsmittel-Fluids durch mehrerer Eingänge bestimmt; bei anderen Ausführungsformen wird die Zusammensetzung des Extraktionsfluids gewählt, indem zusätzliche Pumpenkanäle vorgesehen werden. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform, welche geeignete Ventil- und Steuersoftware umfaßt, können sowohl eine statische Extraktion als auch eine dynamische Strömungsextraktion durchgeführt werden. Das Konzept der vorliegenden Erfindung sieht auch die Steuerung der Temperatur/ des Drucks in mehreren Zonen gemäß Spezifikationen vor, die sich auf das Verständnis des Einflusses dieser Parameter auf die Dichtesteuerung stützen, insbesondere für die kritischen, annähernd kritischen und überkritischen Bereiche.The design of the device of the invention applies the knowledge of important parameters and constraints in various areas: supercritical fluids, (supersonic) expansion of fluids, collection/recovery of extract, pumping of compressible fluids, set point control. As explained above, the system uses a fluid compressibility algorithm for pumping the solvent, and it uses a pressure-volume-temperature algorithm so that density can be entered as the relevant parameter for solvency (as opposed to pressure) while providing decoupled control of flow and pressure/density. The system preferably allows flow in a bypass and/or dilution mode. In certain embodiments, the selection of the composition of the extraction solvent fluid is determined by multiple inputs; in other embodiments, the composition of the extraction fluid is selected by providing additional pump channels. In the embodiment described above, which includes suitable valve and control software, both static extraction and dynamic flow extraction can be performed. The concept of the present invention also provides for the control of temperature/pressure in several zones according to specifications based on the understanding of the influence of these parameters on density control, particularly for the critical, near-critical and supercritical regions.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren für die Integration eines Dichte/Druck/Temperatur-Algorithmus in eine Benutzerschnittstelle für die Eingabe von Sollwerten und die nachfolgende Regelung der Parameter vor. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung erlaubt der Bedienungsperson die Dichte als einen Parameter für die Meßgeräteausrüstung einzugeben, die übliche Druckwandler als einen Teil der elektronischen Regelschleife verwendet, um den Druck (und somit die Dichte) bei einer vom Benutzer vorgegebenen Temperatur aufrechtzuerhalten. Wie oben erläutert, eignen sich derzeit Dichtewandler nicht für eine allgemeine Meßgerätausstattung für eine elektronische Regelschleife, um die Dichte direkt zu regeln, gemäß der vorliegenden Erfindung könnten sie jedoch vorgesehen werden.The present invention also provides a method for integrating a density/pressure/temperature algorithm into a user interface for entering setpoints and subsequent control of the parameters. This aspect of the present invention allows the operator to enter density as a parameter to the instrumentation, which uses conventional pressure transducers as part of the electronic control loop to maintain pressure (and hence density) at a user-specified temperature. As explained above, density transducers are not currently suitable for general instrumentation for an electronic control loop to directly control density, but they could be provided in accordance with the present invention.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Betreiben eines überkritischen Fluidextraktionssystems mit einem elektronischen Druckregelsystem und einem Temperaturregelsystem vor, bei dem ein Benutzer eine gewünschte Dichte eingeben kann, um die eingestellte Dichte aufrechtzuerhalten, ohne daß die Strömungsrate des Extraktionsfluids zum Erzielen des Dichte-Sollwertes geregelt werden muß. Zunächst werden über die Benutzerschnittstelle die Betriebsdichte und die Temperaturen der verschiedenen Zonen eingegeben. Die eingestellte Dichte wir auf einen Wert gerundet, der als ein Sollwert brauchbar ist, wenn man die Regelmöglichkeiten der Temperatur- und Druckregelschleifen in dem gegebenen Bereich der Zustandsgleichung berücksichtigt. Dann berechnet das System den entsprechenden Betriebsdruck und benachrichtigt den Benutzer, ob die Kombination aus den Sollwerten für die Dichte und die Temperatur zu Drücken führt, die außerhalb des Betriebsbereichs des Gerätes liegen. Das System zeigt dem Benutzer dann den entsprechenden Betriebsdruck an, so daß alle Parameter sichtbar sind. Schließlich werden die Sollwerte für den Druck und die Temperatur an die geeigneten Regelschleifen übertragen, um während der Extraktion oder anderer Zyklen die Dichte aufrechtzuerhalten.The present invention also provides a method of operating a supercritical fluid extraction system having an electronic pressure control system and a temperature control system in which a user can enter a desired density to maintain the set density without having to control the flow rate of the extraction fluid to achieve the density set point. First, the operating density and temperatures of the various zones are entered via the user interface. The set density is rounded to a value that is useful as a set point given the control capabilities of the temperature and pressure control loops in the given region of the equation of state. The system then calculates the appropriate operating pressure and notifies the user if the combination of the density and temperature set points results in pressures that are outside the operating range of the device. The system then displays the appropriate operating pressure to the user so that all parameters are visible. Finally, the pressure and temperature setpoints are transmitted to the appropriate control loops to maintain density during extraction or other cycles.

Die offenbarten Verfahren schaffen auch ein Mittel, damit sich die Bedienungsperson auf den wichtigeren Parameter der Dichte konzentrieren kann, wenn sie die Parameter-Sollwerte für den Betrieb eines überkritischen Fluidextraktors wählt. Die Bedienungsperson muß daher keine Nachschlagetabellen verwenden, welche eine Interpolation zwischen den Einträgen für solche Dichten notwendig macht, die bei Temperaturen und Drücken liegen, die in der Tabelle nicht dargestellt sind. Im Betrieb gibt das System dem Benutzer sofort eine Rückmeldung, wenn eine bestimmte Dichte nicht erreicht werden kann, weil Betriebsgrenzen der interaktiven Parameter überschritten werden - z.B. wenn eine Kombination aus einer hohen Dichte und einer hohen Temperatur den möglichen Förderdruck überschreitet.The disclosed methods also provide a means for the operator to focus on the more important parameter of density when selecting the parameter set points for the operation of a supercritical fluid extractor. The operator therefore does not have to use look-up tables which require interpolation between entries for those densities which are at temperatures and pressures which are not shown in the table. During operation, the system gives immediate feedback to the user when a certain density cannot be achieved because operating limits of the interactive parameters are exceeded - eg when a combination of a high density and a high temperature exceeds the possible discharge pressure.

Die vorliegende Erfindung verhindert daher, daß der Benutzer einen Parameter (Druck) eingibt, dessen nicht-lineare Beziehung zum Lösungsvermögen sich nicht intuitiv ergibt und sich abhängig von der gewählten Isotherme erheblich ändert, wenn das Lösungsvermögen der Schlüsselparameter in dem Gerät ist. Stattdessen wird den neuen Benutzern die Bedeutung der Dichte als ein Parameter sowie die Disziplin bei der Benutzung klar gemacht.The present invention therefore prevents the user from entering a parameter (pressure) whose non-linear relationship to solvency is not intuitive and changes significantly depending on the isotherm chosen, when solvency is the key parameter in the instrument. Instead, the importance of density as a parameter and the discipline of using it are made clear to new users.

Gestützt auf die Zustandsgleichung einer bestimmten Substanz wird ein Steuerprogramm erzeugt, um die Dichte eingeben zu können, wobei nachfolgende der entsprechende Druck bei einer gegebenen Temperatur berechnet wird. Ein solches Programm ist ein automatisierteres Verfahren als eine Nachschlagetabelle sowie ein Werkzeug zum Erforschen von Konstruktionsgrenzen und Spezifikationen (Temperatur- und Druckschwankungen, welche sich auf die resultierende Dichte auswirken).Given the equation of state of a given substance, a control program is created to input the density and then calculate the corresponding pressure at a given temperature. Such a program is a more automated process than a lookup table, as well as a tool for exploring design limits and specifications (temperature and pressure variations that affect the resulting density).

Nicht nur ermutigt die vorliegende Erfindung zur Verwendung der Dichte als einen Parameter, der direkter proportional zu dem Lösungsvermögen ist, sondern sie weist den Benutzer auch indirekt an, konservativere Sollwerte des Drucks zu verwenden, und führt so zu einer längeren Lebensdauer der Geräte. Dieser letzte Punkt ergibt sich aus der "S"-Form der Isotherme, bei der sich bei höheren Dichten eine sehr große Zunahme des Drucks mit einer sehr kleinen entsprechenden Zunahme der Dichte ergibt.Not only does the present invention encourage the use of density as a parameter more directly proportional to solvency, but it also indirectly instructs the user to use more conservative pressure setpoints, thus leading to longer equipment life. This last point arises from the "S" shape of the isotherm, where at higher densities there is a very large increase in pressure with a very small corresponding increase in density.

Obwohl hier im einzelnen bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Man sollte sich daher auf die folgenden Ansprüche beziehen, um den Bereich der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.Although specific embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the embodiments disclosed. Reference should therefore be made to the following claims to determine the scope of the present invention.

Claims (4)

1. Vorrichtung für die überkritische oder annähernd kritische Fluidextraktion von Komponenten aus einer Probe mit folgenden Merkmalen: eine Pumpe (102) zum Pumpen eines überkritischen Fluids, welche einen Pumpenmotor und eine Pumpenmotordrehzahlsteuerung (103) aufweist;1. Apparatus for supercritical or near-critical fluid extraction of components from a sample, comprising: a pump (102) for pumping a supercritical fluid, which pump has a pump motor and a pump motor speed controller (103); Mittel zum Regulieren des Drucks am Ausgang der Pumpe auf einen Solldruck (110);Means for regulating the pressure at the outlet of the pump to a desired pressure (110); ein Strömungssystem zum Verbinden eines Stroms des überkritischen Fluids von der Pumpe (102) mit einem Extraktionsabschnitt (210) zum Zurückhalten einer Probe;a flow system for connecting a flow of the supercritical fluid from the pump (102) to an extraction section (210) for retaining a sample; eine variable und steuerbare Expansionsdüsenvorrichtung (108, 216), welche mit dem Extraktionsabschnitt verbunden ist und ein Mundloch mit einer vorgegebenen Öffnungsgröße hat;a variable and controllable expansion nozzle device (108, 216) connected to the extraction section and having a mouth hole with a predetermined opening size ; eine Fallen-Baugruppe (218), welche direkt mit der Expansionsdüsenvorrichtung (108, 216) verbunden ist,a trap assembly (218) which is directly connected to the expansion nozzle device (108, 216), wobei der Druckabfall über der Düsenvorrichtung (108, 216) die Wiedergewinnung von gelöstem Material erlaubt, welches sich aus dem sich ausdehnenden Fluid niedergeschlagen hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenvorrichtung (108, 216) mehrere Expansionsdüsen (114) aufweist, wobei jede der Düsen einen anderen Begrenzungsgrad hat, und daß die Expansionsdüsen (114) von einer Anordnung aus statischen Durchflußbegrenzern gebildet ist, welche unterschiedliche Mundlochöffnungen haben und die zwischen zwei Mehrkanalventilen (115, 116; 117, 118) angeordnet sind.the pressure drop across the nozzle device (108, 216) allowing the recovery of dissolved material which has precipitated from the expanding fluid, characterized in that the nozzle device (108, 216) comprises a plurality of expansion nozzles (114), each of the nozzles having a different degree of restriction, and in that the expansion nozzles (114) are formed by an arrangement of static flow restrictors which have different mouth openings and which are arranged between two multi-channel valves (115, 116; 117, 118). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit Mitteln zum Entnehmen von Proben der Fluidlösung, welche die Extraktionskammer (210) vor dem Abfangen der Lösungsprodukte in der Düse (216) und der Falle (218) verläßt.2. Apparatus according to claim 1, comprising means for taking samples of the fluid solution leaving the extraction chamber (210) prior to intercepting the solution products in the nozzle (216) and trap (218). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, mit einer Fraktionierungsbetteinrichtung (300) zum Zurückhalten chemisch aktiven Packungsmaterials, um eine Fraktionierung der Mischung der Lösung vorzusehen, welche die Extraktionskammer (210) verläßt.3. Apparatus according to claim 2 or 3, comprising a fractionation bed means (300) for retaining chemically active packing material to provide fractionation of the mixture of solution leaving the extraction chamber (210). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem analytischen Instrument (500, 510), welches mit dem Fluidstrom, welcher den Extraktionsabschnitt (210) verläßt, vor der Ausdehnung in der Düsenvorrichtung (108, 216) verbunden ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, with an analytical instrument (500, 510) which is connected to the fluid stream leaving the extraction section (210) prior to expansion in the nozzle device (108, 216).
DE69219864T 1991-12-06 1992-07-13 Decoupled flow and pressure setting values in an extraction device when using compressible liquids Expired - Fee Related DE69219864T2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/804,155 US5240603A (en) 1990-03-02 1991-12-06 Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69219864D1 DE69219864D1 (en) 1997-06-26
DE69219864T2 true DE69219864T2 (en) 1998-01-02

Family

ID=25188315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69219864T Expired - Fee Related DE69219864T2 (en) 1991-12-06 1992-07-13 Decoupled flow and pressure setting values in an extraction device when using compressible liquids

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5240603A (en)
EP (1) EP0544988B1 (en)
JP (1) JPH05256830A (en)
DE (1) DE69219864T2 (en)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322626A (en) * 1990-03-02 1994-06-21 Hewlett-Packard Company Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids
US5932095A (en) 1990-07-13 1999-08-03 Isco, Inc. Multi-chambered supercritical fluid extraction cartridge
US5653885A (en) * 1990-07-13 1997-08-05 Isco, Inc. Apparatus and method for supercritical fluid extraction
US5690828A (en) 1990-07-13 1997-11-25 Isco, Inc. Apparatus and method for supercritical fluid extraction
US5635070A (en) * 1990-07-13 1997-06-03 Isco, Inc. Apparatus and method for supercritical fluid extraction
US5269930A (en) * 1990-07-13 1993-12-14 Isco, Inc. Apparatus and method for supercritical fluid extraction
US5614089A (en) * 1990-07-13 1997-03-25 Isco, Inc. Apparatus and method for supercritical fluid extraction or supercritical fluid chromatography
US5750029A (en) * 1992-10-16 1998-05-12 Suprex Corporation Method and apparatus for determination of analyte concentration
EP0601275A3 (en) * 1992-12-11 1995-01-11 Hewlett Packard Co Methods and apparatus for automatically adding fluid reagents to sample containers.
US5472612A (en) * 1993-08-16 1995-12-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Supercritical fluid extraction system and method of operation
US5549819A (en) * 1995-01-17 1996-08-27 Hewlett-Packard Company Portable extraction instrument
US5888050A (en) * 1996-10-30 1999-03-30 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Precision high pressure control assembly
US5797719A (en) * 1996-10-30 1998-08-25 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Precision high pressure control assembly
CN1101236C (en) * 1999-11-26 2003-02-12 中国寰球工程公司 New supercritical CO2 extraction technology
US6952945B2 (en) * 2000-01-25 2005-10-11 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Portland State University Method and apparatus for concentrating samples for analysis
US7257987B2 (en) * 2000-01-25 2007-08-21 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Portland State University Method and apparatus for sample analysis
US6865926B2 (en) * 2000-01-25 2005-03-15 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Portland State University Method and apparatus for sample analysis
US6632353B2 (en) * 2000-06-26 2003-10-14 Berger Instruments, Inc. Rapid sample collection in supercritical fluid chromatography
US20030096422A1 (en) * 2001-11-16 2003-05-22 Ong Eng Shi Pressurized liquid extraction method and apparatus
US6648609B2 (en) 2002-04-05 2003-11-18 Berger Instruments, Inc. Pump as a pressure source for supercritical fluid chromatography involving pressure regulators and a precision orifice
EP2014344A3 (en) * 2003-11-19 2009-01-28 SCF Technologies A/S A method and process for controlling the temperature-, pressure- and density profiles in dense fluid processes
US20080092969A1 (en) * 2006-08-07 2008-04-24 Diperna Paul Mario Variable flow reshapable flow restrictor apparatus and related methods
US9103814B2 (en) * 2006-03-17 2015-08-11 Waters Technologies Corporation Solvent delivery system for liquid chromatography that maintains fluid integrity and pre-forms gradients
US7905133B2 (en) * 2007-12-28 2011-03-15 Thar Instruments, Inc. Variable ratio flow splitter for a flowstream
US8986253B2 (en) 2008-01-25 2015-03-24 Tandem Diabetes Care, Inc. Two chamber pumps and related methods
US8215922B2 (en) 2008-06-24 2012-07-10 Aurora Sfc Systems, Inc. Compressible fluid pumping system for dynamically compensating compressible fluids over large pressure ranges
US9163618B2 (en) 2008-06-24 2015-10-20 Agilent Technologies, Inc. Automated conversion between SFC and HPLC
US8056582B2 (en) * 2008-08-08 2011-11-15 Tandem Diabetes Care, Inc. System of stepped flow rate regulation using compressible members
US8408421B2 (en) 2008-09-16 2013-04-02 Tandem Diabetes Care, Inc. Flow regulating stopcocks and related methods
WO2010033878A2 (en) 2008-09-19 2010-03-25 David Brown Solute concentration measurement device and related methods
US8794052B2 (en) * 2009-04-16 2014-08-05 Shimadzu Corporation Liquid chromatograph
US20110152770A1 (en) 2009-07-30 2011-06-23 Tandem Diabetes Care, Inc. Infusion pump system with disposable cartridge having pressure venting and pressure feedback
US8419936B2 (en) 2010-03-23 2013-04-16 Agilent Technologies, Inc. Low noise back pressure regulator for supercritical fluid chromatography
US9180242B2 (en) 2012-05-17 2015-11-10 Tandem Diabetes Care, Inc. Methods and devices for multiple fluid transfer
US9238100B2 (en) 2012-06-07 2016-01-19 Tandem Diabetes Care, Inc. Device and method for training users of ambulatory medical devices
US11123655B2 (en) * 2013-02-13 2021-09-21 Dionex Corporation Apparatus for parallel accelerated solvent extraction
US20160000110A1 (en) * 2012-12-28 2016-01-07 Bourbon Corporation Caffeine-reduced cacao composition
US9173998B2 (en) 2013-03-14 2015-11-03 Tandem Diabetes Care, Inc. System and method for detecting occlusions in an infusion pump
JP6258657B2 (en) * 2013-10-18 2018-01-10 東京エレクトロン株式会社 Film forming method and film forming apparatus
US9816971B2 (en) 2014-09-08 2017-11-14 Waters Technologies Corporation Controllable injector sample dilution for a liquid chromatography system
EP3405273B1 (en) * 2016-01-20 2021-10-13 Waters Technologies Corporation Systems and devices addressing solvent extraction problems in chromatography
CN106512472A (en) * 2016-11-22 2017-03-22 梁春鸿 Intelligently-controlled nutritional ingredient extraction tank
CN106512474A (en) * 2016-11-22 2017-03-22 梁春鸿 Electric membrane heating type nutrition ingredient extracting tank
CN106512473A (en) * 2016-11-22 2017-03-22 梁春鸿 Side wall feeding type nutrient extracting pot
IT201800002705A1 (en) * 2018-02-15 2019-08-15 Idromeccanica Bertolini S P A EQUIPMENT FOR THE DISTRIBUTION OF A TREATMENT LIQUID FOR AGRICULTURE AND METHOD OF OPERATION OF THIS EQUIPMENT
EP3742160B1 (en) * 2019-05-24 2023-08-09 Sartorius Stedim Biotech GmbH Chromatography method, method of determining the concentration of at least one compound in a chromatography method and method of obtaining at least one chromatography method parameter
EP3742159A1 (en) 2019-05-24 2020-11-25 Sartorius Stedim Biotech GmbH Chromatography method, method of determining the influence of the interdependency of at least two parameters in a chromatography method and method of obtaining at least one chromatography method parameter
US12332221B2 (en) * 2019-06-11 2025-06-17 Shimadzu Corporation Supercritical fluid apparatus and pressure control method used in supercritical fluid apparatus
WO2020250315A1 (en) 2019-06-11 2020-12-17 株式会社島津製作所 Mobile phase temperature-control device for supercritical fluid apparatus, and supercritical fluid apparatus
WO2021108133A1 (en) * 2019-11-25 2021-06-03 Waters Technologies Corporation Sample injection for liquid chromatography using split solvent flow

Family Cites Families (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3046098A (en) * 1957-11-04 1962-07-24 Philips Corp Device for determining the content of water vapour in a gas flow
US3448035A (en) * 1966-01-25 1969-06-03 Milton Roy Co Activated surfaces useful in the production of hydrogen
DE2340566C2 (en) * 1973-08-10 1985-11-07 Peter, Siegfried, Prof.Dr., 8520 Erlangen Process for the separation of components from mixtures of substances with low vapor pressure with the aid of a compressed gas under supercritical conditions and another substance that influences the separation effect
DE2639066A1 (en) * 1976-08-30 1978-03-02 Hag Ag METHOD OF REMOVING IRRITANTS FROM COFFEE
IE771248L (en) * 1977-06-17 1978-12-17 Milton Roy Europa B V T A Lab Measuring electrical signals
US4283280A (en) * 1978-08-24 1981-08-11 Brownlee Labs, Inc. Cartridge type separation column and holder assembly for liquid chromatographs
JPS5585247A (en) * 1978-10-13 1980-06-27 Milton Roy Co Probe for oxygen estimation meter
DE2853065A1 (en) * 1978-12-08 1980-06-19 Varta Batterie Regeneration of spent catalysts - by extn. of reaction prods. via liq. gas, esp. when catalyst has been used for hydrogenation of fats
DE2855191C2 (en) * 1978-12-21 1982-12-23 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Separation of isotopes
US4341804A (en) * 1979-03-26 1982-07-27 General Foods Corporation Decaffeination of aqueous roasted coffee extract
US4246291A (en) * 1979-03-26 1981-01-20 General Foods Corporation Decaffeination of aqueous extracts
US4313828A (en) * 1979-03-26 1982-02-02 Brownlee Labs, Inc. High pressure tubing coupler
US4247385A (en) * 1979-09-26 1981-01-27 Conoco, Inc. Method for hydrocracking a heavy polynuclear hydrocarbonaceous feedstock in the presence of a molten metal halide catalyst
US4349415A (en) * 1979-09-28 1982-09-14 Critical Fluid Systems, Inc. Process for separating organic liquid solutes from their solvent mixtures
US4375387A (en) * 1979-09-28 1983-03-01 Critical Fluid Systems, Inc. Apparatus for separating organic liquid solutes from their solvent mixtures
US4250331A (en) * 1979-10-09 1981-02-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Removal of organic acids from dilute aqueous solutions of salts of organic acids by supercritical fluids
US4308200A (en) * 1980-07-10 1981-12-29 Champion International Corporation Extraction of coniferous woods with fluid carbon dioxide and other supercritical fluids
US4406742A (en) * 1980-10-20 1983-09-27 Phillips Petroleum Company Apparatus for lead pressured extraction of carbonaceous materials
US4363717A (en) * 1981-01-15 1982-12-14 Mobil Oil Corporation Conversion of heavy hydrocarbon oils
US4354922A (en) * 1981-03-31 1982-10-19 Mobil Oil Corporation Processing of heavy hydrocarbon oils
DE3119454A1 (en) * 1981-05-15 1982-12-09 Haarmann & Reimer Gmbh, 3450 Holzminden METHOD FOR THE PRODUCTION OF CONCENTRATED EXTRACTS FROM FRESH PLANTS OR PARTS THEREOF, IN PARTICULAR FRESH KITCHEN HERBS
US4397731A (en) * 1981-07-13 1983-08-09 Phillips Petroleum Company Discharge of solids
US4500432A (en) * 1981-07-13 1985-02-19 Hewlett-Packard Company Automated sample concentrator for trace components
US4437939A (en) * 1981-07-17 1984-03-20 The Halcon Sd Group, Inc. Process for separating ethylene oxide from aqueous solutions
US4437938A (en) * 1981-07-17 1984-03-20 The Halcon Sd Group, Inc. Process for recovering ethylene oxide from aqueous solutions
DE3128723A1 (en) * 1981-07-21 1983-02-10 Fichtel & Sachs Ag, 8720 Schweinfurt HYDROPNEUMATIC TWO TUBE VIBRATION DAMPER OR SHOCK ABSORBER INSERT WITH A CAP FOR A CONTAINER TUBE
DE3133032A1 (en) * 1981-08-20 1983-03-03 Extrakta Strauss GmbH, 2000 Hamburg Extraction process and plant for carrying out this process
US4388171A (en) * 1981-10-30 1983-06-14 Beggs James M Administrator Of Supercritical multicomponent solvent coal extraction
US4451363A (en) * 1982-03-03 1984-05-29 Brownlee Labs Inc. Cartridge for liquid chromatograph
US4451364A (en) * 1982-03-03 1984-05-29 Brownlee Labs Inc. High pressure seal and coupling
US4438816A (en) * 1982-05-13 1984-03-27 Uop Inc. Process for recovery of hydrocarbons from oil shale
US4449586A (en) * 1982-05-13 1984-05-22 Uop Inc. Process for the recovery of hydrocarbons from oil shale
US4400559A (en) * 1982-06-14 1983-08-23 The Halcon Sd Group, Inc. Process for preparing ethylene glycol
US4447310A (en) * 1982-06-23 1984-05-08 Mobil Oil Corporation Production of distillates by the integration of supercritical extraction and gasification through methanol to gasoline
US4457846A (en) * 1982-07-08 1984-07-03 Milton Roy Company Liquid chromatography methods and devices
US4474994A (en) * 1982-09-13 1984-10-02 Monsanto Company Purification of vanillin
DD211580A1 (en) * 1982-11-19 1984-07-18 Petrolchemisches Kombinat METHOD FOR DISTRIBUTION OF UNUSUAL INGREDIENTS FROM DRIED BIOMASS
ZA838190B (en) * 1982-12-20 1984-06-27 Exxon Research Engineering Co Extraction of coal liquefaction bottoms
US4448669A (en) * 1983-03-16 1984-05-15 Phillips Petroleum Company Hydrocarbon recovery from diatomite
US4422966A (en) * 1983-03-18 1983-12-27 Union Camp Corporation Separation of neutrals from tall oil soaps
US4495095A (en) * 1983-04-04 1985-01-22 Union Camp Corporation Acidulation and recovery of crude tall oil from tall oil soaps
JPS59186975A (en) * 1983-04-07 1984-10-23 Mitsui Petrochem Ind Ltd Method for separating trioxane
US4568495A (en) * 1983-05-16 1986-02-04 Union Camp Corporation Fractionation of polymerized fatty acids
DE3323940A1 (en) * 1983-07-02 1985-01-10 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Process for the purification of polymers
JPS6062773A (en) * 1983-07-05 1985-04-10 Fumiaki Nukada Information service offering system
US4457812A (en) * 1983-07-18 1984-07-03 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Critical solvent separations in inorganic systems
DE3329249A1 (en) * 1983-08-12 1985-02-21 Skw Trostberg Ag, 8223 Trostberg METHOD FOR EXTRACTION OF FORMABLE FLOWABLE MEASURES
DE3331906A1 (en) * 1983-09-03 1985-03-21 Kohlensäure-Werke Rud. Buse GmbH & Co, 5462 Bad Hönningen METHOD FOR SEPARATING MIXTURES OF ORGANIC COMPONENTS
JPS6058498A (en) * 1983-09-10 1985-04-04 住友精化株式会社 Extraction of wheat embryo oil
GB8327756D0 (en) * 1983-10-17 1983-11-16 Ici Plc Extraction process
JPS6092397A (en) * 1983-10-26 1985-05-23 住友精化株式会社 Extraction of pearl barley oil
US4547292A (en) * 1983-10-31 1985-10-15 General Electric Company Supercritical fluid extraction and enhancement for liquid liquid extraction processes
US4478715A (en) * 1983-11-02 1984-10-23 Milton Roy Company Column retainer
JPS60105690A (en) * 1983-11-14 1985-06-11 Mitsubishi Chem Ind Ltd Method for purifying sucrose fatty acid ester
JPS60116641A (en) * 1983-11-30 1985-06-24 Mitsui Petrochem Ind Ltd Extraction separation of acetone compound
US4493797A (en) * 1983-12-22 1985-01-15 Domtar Inc Apparatus and method involving supercritical fluid extraction
US4512899A (en) * 1984-03-19 1985-04-23 Milton Roy Company Liquid chromatography tube connections
JPS60199891A (en) * 1984-03-22 1985-10-09 Seitetsu Kagaku Co Ltd Method of purification of dibenzylidene sorbitol
DE3411755A1 (en) * 1984-03-30 1985-11-07 Lucas Meyer GmbH & Co, 2000 Hamburg METHOD FOR OBTAINING LECITHIN, PREFERABLY FOR CONTINUOUSLY OBTAINING PURE LECITHIN (DETOLED)
US4770780A (en) * 1984-04-25 1988-09-13 Cf Systems Corporation Liquid CO2 /cosolvent extraction
JPS60229996A (en) * 1984-04-27 1985-11-15 住友精化株式会社 Extraction of evening primrose seed oil
JPS6035057A (en) * 1984-06-27 1985-02-22 San Ei Chem Ind Ltd Production of yellowish orange to reddish orange dye
DE3429416A1 (en) * 1984-08-09 1986-02-20 Siegfried Prof.Dr. 8520 Erlangen Peter METHOD FOR THE EXTRACTION OF OIL FROM OIL-BASED VEGETABLE SUBSTANCES
JPS6172096A (en) * 1984-09-14 1986-04-14 Seitetsu Kagaku Co Ltd Purification of petroleum-based cracked heavy oil
US4597943A (en) * 1984-11-29 1986-07-01 Morinaga & Co., Ltd. Apparatus for analyzing solid sample with supercritical fluid
US4584140A (en) * 1984-12-17 1986-04-22 National Distillers And Chemical Corporation Process for separating fatty materials from supported nickel catalysts
JPS6214885A (en) * 1985-07-13 1987-01-23 中日本ジューキ株式会社 Method and apparatus for shearing sewing of cylindrical cloth edge
DE3608227C2 (en) * 1986-03-12 1999-06-24 Abc Biotechnologie Bioverfahre Arrangement for liquid chromatography
EP0438184B1 (en) * 1987-01-17 1994-10-05 Jasco Corporation Apparatus for effecting extraction
US4816159A (en) * 1987-08-31 1989-03-28 Aluminum Company Of America Supercritical fluid chromatography packing material
CA1311236C (en) * 1988-02-10 1992-12-08 Helena L. Chum Supercritical separation process for complex organic mixtures
US4871453A (en) * 1988-02-17 1989-10-03 Suprex Corporation Chromatographic separation method and associated apparatus
JP2839276B2 (en) * 1989-01-23 1998-12-16 日本分光工業株式会社 Supercritical fluid extraction / separation method and apparatus
US5151178A (en) * 1989-02-27 1992-09-29 Hewlett-Packard Company Axially-driven valve controlled trapping assembly
US5009778A (en) * 1989-02-27 1991-04-23 Hewlett-Packard Company Axially-driven valve controlled fluid trapping assembly
US4892654A (en) * 1989-03-15 1990-01-09 Nickerson Mark A Trapping assembly
US4913821A (en) * 1989-04-27 1990-04-03 The Dow Chemical Company Method for the determination of phenols in water
US4964995A (en) * 1989-06-16 1990-10-23 Midwest Research Institute Supercritical separation process for complex organic mixtures
US4969993A (en) * 1989-08-31 1990-11-13 The Perkin-Elmer Corporation Chromatographic instrument with command sequencing
US5094741A (en) * 1990-03-02 1992-03-10 Hewlett-Packard Company Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids
US5133859A (en) * 1990-03-02 1992-07-28 Hewlett-Packard Company Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05256830A (en) 1993-10-08
EP0544988A1 (en) 1993-06-09
EP0544988B1 (en) 1997-05-21
US5240603A (en) 1993-08-31
DE69219864D1 (en) 1997-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69219864T2 (en) Decoupled flow and pressure setting values in an extraction device when using compressible liquids
DE69112270T2 (en) Decoupled flow and pressure setpoints in an extractor using compressible fluids.
DE69017190T2 (en) Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction device using compressible media.
US5322626A (en) Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids
DE3851763T2 (en) Extraction device.
DE69208449T2 (en) High-resolution packed column chromatography in supercritical liquid
DE69700523T2 (en) HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY METHOD AND DEVICE
DE69937124T2 (en) Parallel packed bed reactor and fluid contact device and method
DE69424332T2 (en) Solvent pumping system
DE69422274T2 (en) Device for gas chromatography
DE69130066T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR RECOVERING CHEMICAL COMPOUNDS FROM THE OUTFLOW OF A SUPERCRITICAL LIQUID EXTRACTION
DE102012211779A1 (en) Drifting two-dimensional separation with adaptation of a second-dimension gradient to actual first-dimension conditions
DE2607831A1 (en) GAS CHROMATOGRAPHY UNIT
EP1526907A1 (en) Method and device for chromatographic component separation
EP2046493B1 (en) Device and method for handling multi-component mixture
DE602004011795T2 (en) METHOD FOR INTRODUCING STANDARD GAS INTO A SAMPLING VESSEL
CH435801A (en) Process for gas chromatographic separation
EP0451566B1 (en) Process and device for gas-chromatographic separation
DE2420988C3 (en) Method and device for the discontinuous introduction of a liquid sample into a gas chromatography column
DE19625648A1 (en) Pump system
DE69016643T2 (en) Method and apparatus for regulating fluid flow.
DE69017646T2 (en) Dynamic membrane separation process for improved selectivity.
DE2823445A1 (en) Polarity optimisation in gas chromatography - by two column sections in series in separate thermostated spaces
EP0567165A1 (en) Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids
DE3002996A1 (en) Direct plasma injection with automatic enrichment and washing - using distribution system and alternating pre-column switching arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: AGILENT TECHNOLOGIES, INC. (N.D.GES.D.STAATES DELA

8339 Ceased/non-payment of the annual fee